ดินบนสันหินในทวีปแอนตาร์กติกาตอนกลางไม่เคยมีจุลินทรีย์อยู่เลย
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าดินบนพื้นผิวโลกดูเหมือนจะไม่มีสิ่งมีชีวิตอยู่เลยเป็นครั้งแรก ดินมาจากสันเขาหินที่ถูกลมพัดแรง 2 แห่งภายในทวีปแอนตาร์กติกา ห่างจากขั้วโลกใต้ 300 ไมล์ ซึ่งน้ำแข็งหนาหลายพันฟุตทะลุผ่านภูเขา
“ผู้คนมักคิดว่าจุลินทรีย์มีความทนทานและสามารถอาศัยอยู่ได้ทุกที่” โนอาห์ ไฟเออร์ นักนิเวศวิทยาจุลินทรีย์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ ซึ่งทีมของเขาศึกษาดินกล่าว ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวถูกค้นพบว่าอาศัยอยู่ในปล่องน้ำพุร้อนที่มีอุณหภูมิสูงเกิน 200 องศาฟาเรนไฮต์ ในทะเลสาบที่อยู่ต่ำกว่าระดับน้ำแข็งครึ่งไมล์ในแอนตาร์กติกา และแม้กระทั่งที่ระดับความสูง 120,000 ฟุตเหนือชั้นบรรยากาศของโลก แต่หลังจากทำงานมาหนึ่งปี เฟอร์เรอร์และนิโคลัส ดราก้อน นักศึกษาปริญญาเอกของเขา ยังคงไม่พบสัญญาณของสิ่งมีชีวิตใดๆ ในดินแอนตาร์กติกาที่พวกเขาเก็บรวบรวมไว้
Firer และ Dragone ศึกษาดินจากเทือกเขา 11 แห่ง ซึ่งแสดงถึงสภาพดินที่หลากหลาย ดินที่มาจากบริเวณภูเขาที่ต่ำกว่าและหนาวเย็นน้อยกว่าจะมีแบคทีเรียและเชื้อราอยู่ แต่ในภูเขาบางแห่งของเทือกเขาที่สูงที่สุด แห้งแล้ง และหนาวเย็นที่สุด 2 แห่ง ไม่มีสัญญาณของสิ่งมีชีวิตใดๆ เลย
“เราไม่สามารถพูดได้ว่าพวกมันเป็นหมัน” เฟอร์เรอร์กล่าว นักจุลชีววิทยาคุ้นเคยกับการพบเซลล์นับล้านเซลล์ในดินหนึ่งช้อนชา ดังนั้น จำนวนเซลล์ที่มีชีวิตเพียงเล็กน้อย (เช่น เซลล์ที่มีชีวิต 100 เซลล์) อาจหลบหนีการตรวจจับได้ “แต่เท่าที่เรารู้ พวกมันไม่มีจุลินทรีย์ใดๆ”
ไม่ว่าดินบางส่วนจะไม่มีชีวิตจริงหรือค้นพบในภายหลังว่ามีเซลล์บางส่วนที่ยังอยู่รอด ผลการค้นพบใหม่ที่เพิ่งตีพิมพ์ในวารสาร JGR Biogeosciences อาจช่วยในการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารได้ ดินแอนตาร์กติกาถูกแช่แข็งตลอดเวลา เต็มไปด้วยเกลือพิษ และไม่มีน้ำเหลวมากนักมาเป็นเวลาสองล้านปีแล้ว ซึ่งคล้ายกับดินบนดาวอังคาร
นักวิทยาศาสตร์ได้เก็บรวบรวมตัวอย่างน้ำแข็งเหล่านี้ระหว่างการสำรวจที่ได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติในเดือนมกราคม 2018 ไปยังพื้นที่ห่างไกลของเทือกเขาทรานส์แอนตาร์กติก โดยตัวอย่างน้ำแข็งเหล่านี้เดินทางผ่านภายในทวีป โดยแยกที่ราบสูงทางขั้วโลกทางตะวันออกออกจากน้ำแข็งที่อยู่ต่ำทางตะวันตก นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งค่ายพักบนธารน้ำแข็งแช็คเคิลตัน ซึ่งเป็นสายพานลำเลียงน้ำแข็งยาว 60 ไมล์ที่ไหลลงมาตามช่องเขา พวกเขาใช้เฮลิคอปเตอร์บินไปยังระดับความสูงและเก็บตัวอย่างน้ำแข็งขึ้นและลงตามธารน้ำแข็ง
ในภูเขาที่อุ่นและชื้นที่เชิงธารน้ำแข็ง สูงจากระดับน้ำทะเลเพียงไม่กี่ร้อยฟุต พวกเขาค้นพบว่าดินเป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ที่มีขนาดเล็กกว่าเมล็ดงาดำ ได้แก่ ไส้เดือนขนาดเล็ก ทาร์ดิเกรดแปดขา โรติเฟอร์ และไส้เดือนขนาดเล็กที่เรียกว่าสปริงเทล แมลงมีปีก ดินทรายเปล่าเหล่านี้มีแบคทีเรียน้อยกว่าหนึ่งในพันของปริมาณที่พบในสนามหญ้าที่ได้รับการดูแลอย่างดี ซึ่งเพียงพอที่จะเป็นอาหารให้กับสัตว์กินพืชขนาดเล็กที่แอบซ่อนอยู่ใต้พื้นดิน
แต่สัญญาณแห่งชีวิตเหล่านี้ค่อยๆ หายไปเมื่อทีมได้ไปเยือนภูเขาที่สูงขึ้นในธารน้ำแข็งที่ลึกลงไป บนยอดธารน้ำแข็ง พวกเขาได้เยี่ยมชมภูเขาสองลูก ได้แก่ ภูเขาชโรเดอร์และภูเขาโรเบิร์ตส์ ซึ่งมีความสูงกว่า 7,000 ฟุต
ไบรอน อดัมส์ นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยบริคัมยังในเมืองโพรโว รัฐยูทาห์ ซึ่งเป็นผู้นำโครงการเล่าว่าการไปเยือนภูเขาชโรเดอร์นั้นโหดร้ายมาก อุณหภูมิในวันฤดูร้อนนี้อยู่ที่ประมาณ 0°F ลมแรงพัดน้ำแข็งและหิมะให้ระเหยไปอย่างช้าๆ จนภูเขาโล่งเตียน ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อการยกและขว้างพลั่วสวนที่พวกเขาใช้ขุดทรายขึ้นมา พื้นดินปกคลุมไปด้วยหินภูเขาไฟสีแดงที่ถูกกัดเซาะด้วยลมและฝนมาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี ทำให้หินเหล่านี้มีหลุมและขัดเงา
เมื่อนักวิทยาศาสตร์ยกหินขึ้นมา พวกเขาก็พบว่าฐานของหินถูกปกคลุมด้วยเปลือกของเกลือสีขาว ซึ่งเป็นผลึกของเปอร์คลอเรต คลอเรต และไนเตรตที่เป็นพิษ เปอร์คลอเรตและคลอเรต ซึ่งเป็นเกลือที่กัดกร่อนและใช้ในเชื้อเพลิงจรวดและสารฟอกขาวในอุตสาหกรรม ยังพบอยู่มากบนพื้นผิวของดาวอังคารอีกด้วย เนื่องจากไม่มีน้ำที่จะชะล้างออกไป เกลือจึงสะสมอยู่บนภูเขาแอนตาร์กติกาที่แห้งแล้งเหล่านี้
“มันเหมือนกับการเก็บตัวอย่างบนดาวอังคาร” อดัมส์กล่าว เมื่อคุณแทงพลั่วลงไป “คุณจะรู้ว่าคุณเป็นคนแรกที่จะรบกวนดินตลอดไป—อาจเป็นล้านปีก็ได้”
นักวิจัยแนะนำว่าแม้จะอยู่ในระดับความสูงและสภาวะที่เลวร้ายที่สุด พวกเขาก็ยังคงพบจุลินทรีย์ที่มีชีวิตอยู่ในดินได้ แต่ความคาดหวังเหล่านั้นเริ่มเลือนหายไปในช่วงปลายปี 2018 เมื่อ Dragon ใช้เทคนิคที่เรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) เพื่อตรวจจับดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ในดิน Dragon ทดสอบตัวอย่าง 204 ตัวอย่างจากภูเขาเหนือและใต้ธารน้ำแข็ง ตัวอย่างจากภูเขาที่ต่ำกว่าและเย็นกว่าให้ดีเอ็นเอจำนวนมาก แต่ตัวอย่างส่วนใหญ่ (20%) จากระดับความสูง รวมถึงส่วนใหญ่จากภูเขา Schroeder และ Roberts Massif ไม่ได้รับการทดสอบผลลัพธ์ใดๆ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีจุลินทรีย์เพียงเล็กน้อยหรืออาจไม่มีเลย
“ตอนที่เขาเริ่มแสดงผลให้ฉันดูครั้งแรก ฉันคิดว่า 'มีบางอย่างผิดปกติ'” เฟอร์เรลล์กล่าว เขาคิดว่าต้องมีบางอย่างผิดปกติกับตัวอย่างหรืออุปกรณ์ในห้องแล็ป
จากนั้น Dragon ก็ทำการทดลองเพิ่มเติมอีกหลายครั้งเพื่อค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิต เขาใช้กลูโคสกับดินเพื่อดูว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดในดินสามารถเปลี่ยนดินให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้หรือไม่ เขาพยายามค้นหาสารเคมีที่เรียกว่า ATP ซึ่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกใช้ในการกักเก็บพลังงาน เป็นเวลาหลายเดือนที่เขาเพาะดินในส่วนผสมของสารอาหารต่างๆ เพื่อพยายามโน้มน้าวให้จุลินทรีย์ที่มีอยู่เติบโตเป็นกลุ่ม
เฟอร์เรลล์กล่าวว่า “นิคขว้างอ่างล้างจานใส่ตัวอย่างเหล่านี้” แม้จะทดสอบไปทั้งหมดแล้ว เขาก็ยังไม่พบอะไรเลยในดินบางชนิด “มันน่าทึ่งจริงๆ”
Jacqueline Gurdial นักจุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมจากมหาวิทยาลัย Guelph ในแคนาดา กล่าวว่าผลการวิจัยนี้ "น่าสนใจ" โดยเฉพาะความพยายามของ Dragon ที่จะพิจารณาว่าปัจจัยใดบ้างที่มีอิทธิพลต่อความเป็นไปได้ในการค้นหาจุลินทรีย์ในสถานที่ที่กำหนด เขาพบว่าระดับความสูงและความเข้มข้นของคลอเรตที่สูงเป็นตัวทำนายความล้มเหลวในการตรวจจับสิ่งมีชีวิตได้ดีที่สุด "นี่เป็นการค้นพบที่น่าสนใจมาก" Goodyear กล่าว "สิ่งนี้บอกเราได้มากเกี่ยวกับขอบเขตของสิ่งมีชีวิตบนโลก"
เธอไม่ค่อยเชื่อนักว่าดินของพวกเขาไม่มีชีวิตชีวาจริงๆ ซึ่งส่วนหนึ่งก็เป็นเพราะประสบการณ์ของเธอเองในพื้นที่อื่นของแอนตาร์กติกา
หลายปีก่อน เธอศึกษาดินจากสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกันในเทือกเขาทรานส์แอนตาร์กติก ซึ่งอยู่ห่างจากธารน้ำแข็งแช็คเคิลตันไปทางตะวันตกเฉียงเหนือ 500 ไมล์ เรียกว่ายูนิเวอร์ซิตี้วัลเลย์ ซึ่งอาจไม่มีความชื้นหรืออุณหภูมิที่ละลายอย่างมีนัยสำคัญมาเป็นเวลา 120,000 ปี เมื่อเธอฟักดินที่อุณหภูมิ 23°F ซึ่งเป็นอุณหภูมิฤดูร้อนทั่วไปในหุบเขาเป็นเวลา 20 เดือน ดินก็ไม่แสดงสัญญาณของการมีชีวิต แต่เมื่อเธอให้ความร้อนตัวอย่างดินที่อุณหภูมิเหนือจุดเยือกแข็งไม่กี่องศา ตัวอย่างดินบางส่วนกลับมีการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าเซลล์แบคทีเรียยังคงมีชีวิตอยู่แม้จะผ่านไปหลายพันปีในธารน้ำแข็ง เมื่อเซลล์แบคทีเรียถูกกักขังไว้ การเผาผลาญของเซลล์จะช้าลงเป็นล้านเท่า เซลล์แบคทีเรียจะเข้าสู่สถานะที่ไม่เติบโตอีกต่อไป แต่เพียงซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากรังสีคอสมิกที่ทะลุผ่านน้ำแข็ง กู๊ดเยียร์คาดเดาว่า "สิ่งมีชีวิตที่รอดชีวิตช้า" เหล่านี้อาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่เธอพบในหุบเขาคอลเลจ เธอสงสัยว่าหากดราก้อนและไฟเออร์วิเคราะห์ดินมากกว่านี้ 10 เท่า พวกเขาอาจพบสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในเทือกเขาโรเบิร์ตส์แมสซิฟหรือเทือกเขาชโรเดอร์
เบรนท์ คริสต์เนอร์ ผู้ศึกษาจุลินทรีย์ในแอนตาร์กติกาที่มหาวิทยาลัยฟลอริดาในเมืองเกนส์วิลล์ เชื่อว่าดินที่แห้งแล้งในระดับความสูงเหล่านี้อาจช่วยปรับปรุงการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารได้
เขาสังเกตว่ายานอวกาศไวกิ้ง 1 และไวกิ้ง 2 ซึ่งลงจอดบนดาวอังคารในปี 1976 ได้ทำการทดลองตรวจจับสิ่งมีชีวิตโดยอาศัยส่วนหนึ่งของการศึกษาดินที่อยู่ต่ำใกล้ชายฝั่งแอนตาร์กติกา ซึ่งเป็นภูมิภาคที่เรียกว่าหุบเขาแห้ง ดินบางส่วนจะเปียกจากน้ำแข็งละลายในช่วงฤดูร้อน ดินเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ในบางพื้นที่ยังมีหนอนตัวเล็กๆ และสัตว์อื่นๆ ด้วย
ในทางกลับกัน ดินที่สูงกว่าและแห้งกว่าของภูเขาโรเบิร์ตส์และภูเขาชโรเดอร์อาจเหมาะเป็นพื้นที่ทดสอบเครื่องมือบนดาวอังคารมากกว่า
“พื้นผิวของดาวอังคารนั้นแย่มาก” คริสท์เนอร์กล่าว “ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดบนโลกที่สามารถอยู่รอดบนพื้นผิวได้” อย่างน้อยก็เพียง 1-2 นิ้ว ยานอวกาศใดๆ ที่เดินทางไปที่นั่นเพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตจะต้องเตรียมพร้อมที่จะปฏิบัติงานในสถานที่ที่เลวร้ายที่สุดแห่งหนึ่งบนโลก
ลิขสิทธิ์ © 1996–2015 National Geographic Society ลิขสิทธิ์ © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023 สงวนลิขสิทธิ์