Dagli anni '70, quando il Voyager le sonde hanno catturato immagini della superficie ghiacciata di Europa, gli scienziati hanno sospettato che la vita potesse esistere negli oceani interni delle lune del Sistema Solare esterno. Da allora sono emerse altre prove che hanno rafforzato questa teoria, dai pennacchi ghiacciati su Europa ed Encelado, modelli interni di attività idrotermale e persino la scoperta rivoluzionaria di molecole organiche complesse nei pennacchi di Encelado.
Tuttavia, in alcune località del sistema solare esterno, le condizioni sono molto fredde e l'acqua può esistere solo in forma liquida a causa della presenza di sostanze chimiche antigelo tossiche. Tuttavia, secondo un nuovo studio condotto da un team internazionale di ricercatori, è possibile che i batteri possano sopravvivere in questi ambienti salati. Questa è una buona notizia per coloro che sperano di trovare prove della vita in ambienti estremi del Sistema Solare.
Lo studio che dettaglia i loro risultati, intitolato "Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines", è recentemente apparso sulla rivista scientifica Astrobiologia. Lo studio è stato condotto da Jacob Heinz del Center of Astronomy and Astrophysics presso la Technical University of Berlin (TUB) e ha incluso membri della Tufts University, dell'Imperial College di Londra e della Washington State University.
Fondamentalmente, su corpi come Cerere, Callisto, Tritone e Plutone - che sono o lontani dal Sole o non hanno meccanismi di riscaldamento interno - si ritiene che gli oceani interni esistano a causa della presenza di alcuni prodotti chimici e sali (come l'ammoniaca). Questi composti "antigelo" assicurano che i loro oceani abbiano punti di congelamento più bassi, ma creano un ambiente che sarebbe troppo freddo e tossico per la vita come lo conosciamo.
Per motivi di studio, il team ha cercato di determinare se i microbi potessero davvero sopravvivere in questi ambienti conducendo test con Planococcus halocryophilus, un batterio presente nel permafrost artico. Hanno quindi sottoposto questi batteri a soluzioni di sodio, magnesio e cloruro di calcio e perclorato, un composto chimico che è stato trovato dal lander Phoenix su Marte.
Hanno quindi sottoposto le soluzioni a temperature comprese tra + 25 ° C e -30 ° C attraverso cicli multipli di congelamento e scongelamento. Hanno scoperto che i tassi di sopravvivenza dei batteri dipendevano dalla soluzione e dalle temperature coinvolte. Ad esempio, i batteri sospesi nei campioni contenenti cloruro (salino) avevano migliori possibilità di sopravvivenza rispetto a quelli nei campioni contenenti perclorato - sebbene i tassi di sopravvivenza aumentassero tanto più le temperature venivano abbassate.
Ad esempio, il team ha scoperto che i batteri in una soluzione di cloruro di sodio (NaCl) sono morti entro due settimane a temperatura ambiente. Ma quando le temperature furono abbassate a 4 ° C (39 ° F), la sopravvivenza cominciò ad aumentare e quasi tutti i batteri sopravvissero quando le temperature raggiunsero -15 ° C (5 ° F). Nel frattempo, i batteri nelle soluzioni di magnesio e cloruro di calcio presentavano alti tassi di sopravvivenza a –30 ° C (-22 ° F).
I risultati variavano anche per i tre solventi salini a seconda della temperatura. I batteri nel cloruro di calcio (CaCl2) presentavano tassi di sopravvivenza significativamente più bassi rispetto a quelli nel cloruro di sodio (NaCl) e cloruro di magnesio (MgCl2) tra 4 e 25 ° C (39 e 77 ° F), ma temperature più basse aumentavano la sopravvivenza in tutti e tre. I tassi di sopravvivenza nella soluzione di perclorato erano molto più bassi rispetto ad altre soluzioni.
Tuttavia, questo era generalmente in soluzioni in cui il perclorato costituiva il 50% della massa della soluzione totale (che era necessario affinché l'acqua rimanesse liquida a temperature più basse), che sarebbe significativamente tossico. A concentrazioni del 10%, i batteri erano ancora in grado di crescere. Questa è una notizia semi-buona per Marte, dove il suolo contiene meno dell'uno percento in peso di perclorato.
Tuttavia, Heinz ha anche sottolineato che le concentrazioni di sale nel suolo sono diverse da quelle di una soluzione. Tuttavia, questa potrebbe essere ancora una buona notizia per quanto riguarda Marte, poiché le temperature e i livelli di precipitazione sono molto simili a parti della Terra: il deserto di Atacama e parti dell'Antartide. Il fatto che i batteri possano sopravvivere a tali ambienti sulla Terra indica che potrebbero sopravvivere anche su Marte.
In generale, la ricerca ha indicato che le temperature più fredde aumentano la sopravvivenza microbica, ma questo dipende dal tipo di microbo e dalla composizione della soluzione chimica. Come ha detto Heinz alla rivista Astrobiology:
"[A] Tutte le reazioni, comprese quelle che uccidono le cellule, sono più lente a temperature più basse, ma la sopravvivenza batterica non è aumentata molto a temperature più basse nella soluzione di perclorato, mentre temperature più basse nelle soluzioni di cloruro di calcio hanno prodotto un marcato aumento della sopravvivenza. "
Il team ha anche scoperto che i batteri hanno fatto meglio con soluzioni più salate quando si trattava di cicli di congelamento e scongelamento. Alla fine, i risultati indicano che la sopravvivenza si riduce a un attento equilibrio. Mentre concentrazioni più basse di sali chimici significavano che i batteri potevano sopravvivere e persino crescere, le temperature alle quali l'acqua sarebbe rimasta allo stato liquido sarebbero state ridotte. Ha anche indicato che le soluzioni salate migliorano i tassi di sopravvivenza dei batteri quando si tratta di cicli di congelamento e scongelamento.
Ovviamente, il team ha sottolineato che solo perché i batteri possono sopravvivere in determinate condizioni non significa che prospereranno lì. Come ha spiegato Theresa Fisher, dottoranda presso la School of Earth and Space Exploration dell'Arizona State University e co-autrice dello studio:
“Sopravvivenza contro crescita è una distinzione davvero importante, ma la vita riesce ancora a sorprenderci. Alcuni batteri possono non solo sopravvivere a basse temperature, ma richiedono loro di metabolizzare e prosperare. Dovremmo cercare di essere imparziali nell'assumere ciò che è necessario per far prosperare un organismo, non solo per sopravvivere. "
Come tale, Heinz e i suoi colleghi stanno attualmente lavorando ad un altro studio per determinare in che modo diverse concentrazioni di sali a temperature diverse influenzano la propagazione batterica. Nel frattempo, questo studio e altri simili sono in grado di fornire una visione unica delle possibilità di vita extraterrestre ponendo vincoli sui tipi di condizioni in cui possono sopravvivere e crescere.
Questi studi consentono anche di aiutare quando si tratta di cercare una vita extraterrestre, poiché sapere dove può esistere la vita ci consente di concentrare i nostri sforzi di ricerca. Nei prossimi anni, le missioni in Europa, Encelado, Titano e altre località del Sistema Solare cercheranno biosignature che indicano la presenza di vita su o all'interno di questi corpi. Sapere che la vita può sopravvivere in ambienti freddi e salati apre ulteriori possibilità.
