Subglaciale geothermische grotten op Antarctica kunnen behoorlijk warm worden, dankzij het zonlicht dat door dun ijs schijnt. Chadden Hunter/Nature Picture Library/Getty Images

Bovengronds, Antarctica lijkt onvruchtbaar en steriel. Maar verscholen in warme zakken van vulkanische ijsgrotten, divers planten- en dierenleven kan floreren. Stoom en gas uitgespuwd door actieve vulkanen op Mount Erebus op het Ross Island van het continent, en bij drie vulkanen in het nabijgelegen Victoria Land, verwarmde oases hebben uitgehouwen in ijskoepels, torens en grottenstelsels.

"De grotten zijn bedekt met ijs, en er is overal ijs, maar sommige zijn zo warm als een zomerdag - meer dan 20 graden Celsius [68 graden Fahrenheit], " Ceridwen Fraser van de Fenner School of Environment &Society van de Australian National University vertelt HowStuffWorks via e-mail. "In de meeste, het is behoorlijk donker omdat er niet veel licht door het dikke ijs komt, maar bij anderen, waar de ijslaag dun is, licht kan erdoorheen filteren."

In deze grotten heeft het onderzoeksteam van Fraser bodemmonsters verzameld die het DNA van tientallen plant- en diersoorten opleverden. Het meeste DNA dat uit de grotten is verzameld, komt overeen met soorten, zeggen, mos, algen en nematoden die al op andere locaties op het continent zijn gedetecteerd. Maar Fraser zegt dat het team ook genetica van het leven heeft geïdentificeerd die uniek kunnen zijn voor de ongewone omgeving van de vulkanische ijsgrotten.

"Er waren enkele sequenties die niet goed overeenkwamen met DNA in online databases ... waardoor ik me afvraag of er soorten zijn die speciaal zijn aangepast aan de grotten en die nergens anders te vinden zijn, " zegt Fraser. "Het opent de deuren naar een aantal opwindende ontdekkingen over de biodiversiteit op Antarctica."

Hoewel het DNA dat uit de vulkanische gebieden is gevangen, niet overtuigend bewijst dat de sites gastheer zijn voor levend vormen van planten en dieren, de monsters bieden niettemin een verleidelijke blik in welke vormen van leven daar zouden kunnen leven. De volgende stap van de onderzoekers zal zijn om direct bewijs te vinden - namelijk, het leven zelf - in monsters.

Op zoek naar leven op alle moeilijke plaatsen

Het is geen gemakkelijke taak om monsters te krijgen van de vulkanische vindplaatsen op Antarctica. Laurie Connell, een onderzoeker in moleculaire en biomedische wetenschappen aan de Universiteit van Maine, is een co-auteur van de studie die het team naar de geothermische locaties leidde. De reis "vraagt ​​veel van je, ', zegt ze in een telefonisch interview. Toen de onderzoekers het continent bereikten, ze werden halverwege de berg Erebus per helikopter gevlogen. Ze verbleven minstens twee nachten in tenten om te acclimatiseren aan de hoger gelegen gebieden, en van daaruit wandelden of sneeuwscooterden ze naar de holten van de ijsgrotten.

Op een gegeven moment werden Connell en haar collega's gedwongen om door een sneeuwstorm te rijden en brachten ze vier lange dagen door in hun tenten terwijl wind en sneeuw buiten huilden. Omdat de omstandigheden zo hard waren, ze konden de tenten niet verlaten om naar de badkamer te gaan ("We hadden een poepemmer in de tent, " zegt Connell) of om toegang te krijgen tot hun voedselvoorraad.

"Het was over Thanksgiving, dus we besloten om onze overgebleven droge soepmix en crackers te bewaren voor Thanksgiving. "zegt Connell. "Toen we op Thanksgiving wakker werden voor ons 'feest' en onze soep maakten, we realiseerden ons dat ons hete water niet langer heet was - alleen lauw. Het was best zielig."

Toen de onderzoekers het veldstation bij de vulkaan Mount Erebus wisten te bereiken, waar de temperaturen buiten de geothermische locaties oplopen tot min 30 graden Fahrenheit (min 34 graden Celsius), het team waaierde uit naar verschillende locaties en gebruikte touwen en harnassen om toegang te krijgen tot een reeks geothermische functies. De kenmerken omvatten bodemgebieden die werden verwarmd door de vulkanische activiteit, maar nog steeds blootgesteld; "ijs heuveltjes, " die koepels van onstabiel ijs zijn die een hittespuwende vulkanische opening bedekken; en ijstorens en grotten die ingewikkelde labyrinten van ijzige onderwerelden vertoonden.

Onder het niet-geïdentificeerde DNA dat is teruggevonden op de vulkanische locaties, de dichtstbijzijnde match die de wetenschappers konden vinden, zijn geleedpotigen. Deze categorie dieren heeft uitwendige schelpen en scharnierende ledematen, en omvat meer dan een miljoen bekende soorten, variërend van kreeften tot duizendpoten tot microscopisch kleine roeipootkreeftjes.

Elders op het Antarctische continent zijn geleedpotigen gevonden, inclusief op stukken onbedekte grond die slechts 0,3 procent (of minder) van Antarctica vormen dat niet bedekt is met ijs. In deze regio's, het leven heeft niet alleen te kampen met extreme kou, maar ook bij extreme droogte. Hoewel een groot deel van het continent is bedekt met ijs dat in delen tot 5 kilometer dik is, De binnengebieden van Antarctica krijgen elk jaar gemiddeld slechts 5 centimeter neerslag - voornamelijk sneeuw.

Maar ondanks de barre omstandigheden die buiten de kust bestaan, Antarctica herbergt enorme biomen onder het ijs dat wetenschappers nu aan het verkennen zijn.

Geothermische locaties op Mount Erebus en andere ijzige locaties op Antarctica kunnen de thuisbasis zijn van extreem diverse biologische populaties. © 2009 Eli Duke/CC BY-SA 2.0

Een woestijn vol organismen

"We zien Antarctica als een woestenij, "Fraser zegt, "maar zelfs in die extreme omgeving gedijt het leven op verbazingwekkende plaatsen - op rotsen op de top van bergen, in de onderste lagen van zee-ijs, in droge 'woestijnen' - waarom niet ook in deze warme, gastvrije grotten uitgehold door stoom tussen het ijs en de rots?"

In Oost-Antarctica, Het Vostokmeer ligt begraven onder 3,7 kilometer ijs en is al zo'n 15 miljoen jaar niet meer in de buurt van open lucht geweest. Monsters uit het meer in een niet-verwant onderzoek leverden genetische sequenties op voor 3, 507 herkenbare soorten, volgens een onderzoek uit 2013 evenals ongeveer 10, 000 soorten die de wetenschap nog niet kent. Wetenschappers hebben ook sterke vormen van bacteriën gevonden in netwerken van zout vloeibaar water die zijn ontdekt in de McMurdo Dry Valleys in Antarctica, die voorzien zijn van opvallende, bloedrode dalingen van ijzerrijke uitstroom.

Echter, wetenschappers moeten bedenken of het DNA dat ze op deze extreme Antarctische locaties vinden het leven vertegenwoordigt dat daar echt bestaat, of organismen die binnen werden getransporteerd en slechts tijdelijk aanwezig waren. "Organismen kunnen via de lucht worden vervoerd - vooral microben en sporen - of door onbedoelde besmetting van kleding, wetenschappelijke uitrusting, enzovoort., " zegt Bradley Tebo, een professor aan de Oregon Health and Science University die ook op expeditie is gegaan om monsters te nemen op Mount Erebus.

Inderdaad, Connell zegt dat haar team wist dat een Britse groep meer dan 100 jaar geleden de Mount Erebus heeft beklommen en veel van de locaties heeft bezocht waar ze hun monsters hebben genomen. Zes mannen van het team van de Britse ontdekkingsreiziger Robert Falcon Scott waagden zich op de 12, 448 meter hoog (3, 794 meter hoge) vulkaan in 1912 om geologische exemplaren te verzamelen en de regio te onderzoeken.

"We vonden fragmenten van essen en andere dingen die ze waarschijnlijk in hun uitrusting hadden, "zegt Connell. "Dus een van onze vragen is welke van het DNA de dingen vertegenwoordigt die zijn overgebleven van deze zeer vroege expedities naar Antarctica en welke het leven daar nu kunnen vertegenwoordigen?"

Nog altijd, de DNA-ontdekkingen op de berg Erebus vertegenwoordigen mogelijk slechts een fractie van het diverse leven dat zich in de vulkanische ijsgrotten bevindt. Antarctica herbergt meer dan 100 vulkanen, die elk hun eigen netwerk van ijsgrotten en tunnels kunnen hebben.

"We weten nog niet hoeveel grottenstelsels er zijn rond de vulkanen van Antarctica, of hoe onderling verbonden deze subglaciale omgevingen kunnen zijn, "Charles Lee, een andere co-auteur van het onderzoek, zei in een verklaring. "Ze zijn echt moeilijk te identificeren, komen en verkennen."

Antarctica is misschien moeilijk te bereiken en te verkennen, maar er zijn nog meer uitdagende plekken. Veel wetenschappers geloven dat het begrijpen van het leven en zijn ondergrondse omgeving in het barre klimaat van Antarctica aanwijzingen zou kunnen geven voor mogelijk leven op plaatsen op nog extremere locaties - zoals Mars.

"Dit onderzoek, en ander onderzoek geeft aan dat vulkanische activiteit het leven in extreme omstandigheden kan bevorderen, " zegt Fraser. "En ja, er is het potentieel dat we rond vulkanen op andere planeten en manen leven vinden, zelfs wanneer de blootgestelde atmosferische omstandigheden zwaar zijn."

Dat is nu interessant

NASA doet er alles aan om ervoor te zorgen dat robots die naar Mars worden gestuurd niet besmet raken met sporen van leven van de aarde. Dergelijke sporen kunnen resultaten opleveren van bemonstering die door rovers op de rode planeet is uitgevoerd. Natuurlijk, het onderscheiden van inheems DNA van besmettend DNA in monsters uit Antarctica is gemakkelijker, omdat de betreffende locatie al hier op aarde is. Connell zegt dat onderzoekers directe monsters kunnen nemen en vervolgens cultuurtests kunnen uitvoeren om te bepalen of er nog leven is op de geothermische locaties. Zij en haar collega's hebben dit soort tests uitgevoerd en zijn van plan de resultaten binnenkort te publiceren.