Mars bukanlah tempat yang ramah untuk hidup seperti yang kita ketahui. Sementara suhu di khatulistiwa dapat mencapai setinggi 35 ° C (95 ° F) di musim panas pada tengah hari, suhu rata-rata di permukaan adalah -63 ° C (-82 ° F), dan dapat mencapai serendah -143 ° C (-226 ° F) selama musim dingin di daerah kutub. Tekanan atmosfernya adalah sekitar setengah dari satu persen Bumi, dan permukaannya terpapar sejumlah besar radiasi.
Sampai sekarang, tidak ada yang yakin jika mikroorganisme dapat bertahan hidup di lingkungan yang ekstrem ini. Tetapi berkat sebuah penelitian baru oleh tim peneliti dari Lomonosov Moscow State University (LMSU), kita sekarang dapat menempatkan batasan pada kondisi apa yang dapat ditahan oleh mikroorganisme. Studi ini karena itu dapat memiliki implikasi yang signifikan dalam perburuan kehidupan di tempat lain di Tata Surya, dan bahkan mungkin lebih!
Penelitian yang berjudul "komunitas mikroba yang terkena dampak gamma 100 kGy di dalam permafrost Arktik kuno di bawah kondisi Mars yang disimulasikan", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Extremophiles. Tim peneliti, yang dipimpin oleh Vladimir S. Cheptsov dari LMSU, termasuk anggota dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Universitas Politeknik Negeri St. Petersburg, Institut Kurchatov dan Universitas Federal Ural.
Demi penelitian mereka, tim peneliti berhipotesis bahwa kondisi suhu dan tekanan tidak akan menjadi faktor yang meringankan, melainkan radiasi. Dengan demikian, mereka melakukan tes di mana komunitas mikroba yang terkandung dalam regolith Mars yang disimulasikan kemudian diiradiasi. Regolith yang disimulasikan terdiri dari batuan sedimen yang mengandung lapisan es, yang kemudian mengalami kondisi suhu rendah dan tekanan rendah.
Sebagai Vladimir S. Cheptsov, seorang mahasiswa pascasarjana di Lomonosov MSU Departemen Biologi Tanah dan rekan penulis di atas kertas, menjelaskan dalam pernyataan pers LMSU:
“Kami telah mempelajari dampak bersama dari sejumlah faktor fisik (radiasi gamma, tekanan rendah, suhu rendah) pada komunitas mikroba di dalam lapisan es Kutub Utara kuno. Kami juga mempelajari objek buatan alam - permafrost kuno yang belum meleleh selama 2 juta tahun. Singkatnya, kami telah melakukan percobaan simulasi yang mencakup kondisi konservasi cryo di regolith Mars. Penting juga bahwa dalam makalah ini, kami mempelajari efek radiasi gamma dosis tinggi (100 kGy) pada vitalitas prokariota, sedangkan dalam penelitian sebelumnya tidak ada prokariota hidup yang pernah ditemukan setelah dosis lebih tinggi dari 80 kGy. "
Untuk mensimulasikan kondisi Mars, tim menggunakan ruang iklim konstan asli, yang mempertahankan suhu rendah dan tekanan atmosfer. Mereka kemudian mengekspos mikroorganisme ke berbagai tingkat radiasi gamma. Apa yang mereka temukan adalah bahwa komunitas mikroba menunjukkan resistensi yang tinggi terhadap kondisi suhu dan tekanan di lingkungan Mars yang disimulasikan.
Namun, setelah mereka mulai menyinari mikroba, mereka melihat beberapa perbedaan antara sampel yang diiradiasi dan sampel kontrol. Sedangkan jumlah total sel prokariotik dan jumlah sel bakteri yang aktif secara metabolik tetap konsisten dengan tingkat kontrol, jumlah bakteri yang diiradiasi berkurang dua kali lipat sedangkan jumlah sel yang aktif secara metabolik archaea juga menurun tiga kali lipat.
Tim juga memperhatikan bahwa di dalam sampel permafrost yang terbuka, terdapat keanekaragaman hayati bakteri yang tinggi, dan bakteri ini mengalami perubahan struktural yang signifikan setelah diiradiasi. Misalnya, populasi actinobacteria suka Arthrobacter- genus umum yang ditemukan di tanah - tidak ada dalam sampel kontrol, tetapi menjadi dominan di komunitas bakteri yang terpapar.
Singkatnya, hasil ini menunjukkan bahwa mikroorganisme di Mars lebih dapat bertahan daripada yang diperkirakan sebelumnya. Selain mampu bertahan dari suhu dingin dan tekanan atmosfer rendah, mereka juga mampu bertahan dari jenis kondisi radiasi yang umum di permukaan. Seperti yang dijelaskan oleh Cheptsov:
“Hasil penelitian menunjukkan kemungkinan konservasi cryo yang berkepanjangan dari mikroorganisme yang layak di regolith Mars. Intensitas radiasi pengion di permukaan Mars adalah 0,05-0,076 Gy / tahun dan berkurang dengan kedalaman. Dengan mempertimbangkan intensitas radiasi di regolith Mars, data yang diperoleh memungkinkan untuk berasumsi bahwa ekosistem hipotetis Mars dapat dilestarikan dalam keadaan anabiotik di lapisan permukaan regolith (dilindungi dari sinar UV) selama setidaknya 1,3 juta tahun, pada kedalaman dua meter selama tidak kurang dari 3,3 juta tahun, dan pada kedalaman lima meter untuk setidaknya 20 juta tahun. Data yang diperoleh juga dapat diterapkan untuk menilai kemungkinan mendeteksi mikroorganisme yang layak pada objek lain dari tata surya dan dalam tubuh kecil di luar angkasa. ”
Penelitian ini signifikan karena berbagai alasan. Di satu sisi, penulis dapat membuktikan untuk pertama kalinya bahwa bakteri prokariota dapat bertahan dari radiasi yang melebihi 80 kGy - sesuatu yang sebelumnya dianggap mustahil. Mereka juga menunjukkan bahwa meskipun kondisinya sulit, mikroorganisme masih bisa hidup di Mars saat ini, terjaga di lapisan es dan tanahnya.
Studi ini juga menunjukkan pentingnya mempertimbangkan faktor-faktor luar angkasa dan kosmik ketika mempertimbangkan di mana dan dalam kondisi apa organisme hidup dapat bertahan hidup. Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, penelitian ini telah melakukan sesuatu yang tidak dimiliki oleh penelitian sebelumnya, yaitu menentukan batas resistensi radiasi untuk mikroorganisme di Mars - khususnya dalam regolit dan pada berbagai kedalaman.
Informasi ini akan sangat berharga untuk misi masa depan ke Mars dan lokasi lain di Tata Surya, dan mungkin bahkan dengan studi tentang planet ekstrasurya. Mengetahui kondisi di mana kehidupan akan berkembang akan membantu kita menentukan di mana mencari tanda-tanda itu. Dan ketika menyiapkan misi dengan kata lain, itu juga akan membuat para ilmuwan tahu lokasi mana yang harus dihindari sehingga kontaminasi ekosistem asli dapat dicegah.
