Sejak 1970-an, saat itu Voyager Setelah memeriksa gambar-gambar permukaan es Eropa, para ilmuwan telah menduga bahwa kehidupan dapat ada di lautan interior bulan di Tata Surya bagian luar. Sejak itu, bukti lain telah muncul yang telah mendukung teori ini, mulai dari bulu es di Europa dan Enceladus, model interior aktivitas hidrotermal, dan bahkan penemuan inovatif molekul organik kompleks dalam bulu Enceladus.
Namun, di beberapa lokasi di Tata Surya bagian luar, kondisinya sangat dingin dan air hanya mampu eksis dalam bentuk cair karena adanya bahan kimia antibeku beracun. Namun, menurut sebuah studi baru oleh tim peneliti internasional, ada kemungkinan bakteri dapat bertahan hidup di lingkungan yang asin ini. Ini adalah berita baik bagi mereka yang berharap menemukan bukti kehidupan di lingkungan ekstrim Tata Surya.
Studi yang merinci temuan mereka, berjudul "Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines", baru-baru ini muncul di jurnal ilmiah Astrobiologi. Studi ini dilakukan oleh Jacob Heinz dari Pusat Astronomi dan Astrofisika di Universitas Teknik Berlin (TUB), dan termasuk anggota dari Universitas Tufts, Imperial College London, dan Universitas Negeri Washington.
Pada dasarnya, pada benda-benda seperti Ceres, Callisto, Triton, dan Pluto - yang jauh dari Matahari atau tidak memiliki mekanisme pemanasan interior - lautan interior diyakini ada karena adanya bahan kimia dan garam tertentu (seperti amonia). Senyawa “antibeku” ini memastikan bahwa samudra mereka memiliki titik beku yang lebih rendah, tetapi menciptakan lingkungan yang terlalu dingin dan beracun bagi kehidupan seperti yang kita ketahui.
Demi studi mereka, tim berusaha untuk menentukan apakah mikroba memang bisa bertahan hidup di lingkungan ini dengan melakukan tes dengan Planococcus halocryophilus, bakteri yang ditemukan di lapisan es Kutub Utara. Mereka kemudian memberi bakteri ini solusi natrium, magnesium dan kalsium klorida serta perklorat, senyawa kimia yang ditemukan oleh pendarat Phoenix di Mars.
Mereka kemudian melakukan solusi untuk suhu mulai dari + 25 ° C hingga -30 ° C melalui beberapa siklus pembekuan dan pencairan. Apa yang mereka temukan adalah bahwa tingkat kelangsungan hidup bakteri tergantung pada solusi dan suhu yang terlibat. Misalnya, bakteri yang tersuspensi dalam sampel yang mengandung klorida (salin) memiliki peluang bertahan hidup yang lebih baik dibandingkan dengan sampel yang mengandung perklorat - meskipun tingkat kelangsungan hidup meningkat, semakin banyak suhu diturunkan.
Misalnya, tim menemukan bahwa bakteri dalam larutan natrium klorida (NaCl) mati dalam waktu dua minggu pada suhu kamar. Tetapi ketika suhu diturunkan ke 4 ° C (39 ° F), kemampuan bertahan mulai meningkat dan hampir semua bakteri bertahan pada saat suhu mencapai -15 ° C (5 ° F). Sementara itu, bakteri dalam larutan magnesium dan kalsium-klorida memiliki tingkat ketahanan hidup yang tinggi pada –30 ° C (-22 ° F).
Hasilnya juga bervariasi untuk ketiga pelarut saline tergantung pada suhu. Bakteri dalam kalsium klorida (CaCl2) memiliki tingkat kelangsungan hidup yang secara signifikan lebih rendah daripada yang di natrium klorida (NaCl) dan magnesium klorida (MgCl2) antara 4 dan 25 ° C (39 dan 77 ° F), tetapi suhu yang lebih rendah meningkatkan kelangsungan hidup di ketiga. Tingkat kelangsungan hidup dalam larutan perklorat jauh lebih rendah daripada solusi lain.
Namun, ini umumnya dalam larutan di mana perklorat merupakan 50% dari massa larutan total (yang diperlukan agar air tetap cair pada suhu yang lebih rendah), yang akan sangat beracun. Pada konsentrasi 10%, bakteri masih bisa tumbuh. Ini adalah berita semi-baik untuk Mars, di mana tanahnya mengandung kurang dari satu persen berat perklorat.
Namun, Heinz juga menunjukkan bahwa konsentrasi garam dalam tanah berbeda dari yang ada dalam larutan. Namun, ini masih bisa menjadi kabar baik di mana Mars prihatin, karena suhu dan tingkat presipitasi di sana sangat mirip dengan bagian Bumi - Gurun Atacama dan sebagian Antartika. Fakta bahwa bakteri dapat bertahan hidup di lingkungan seperti itu di Bumi menunjukkan bahwa mereka juga dapat bertahan di Mars.
Secara umum, penelitian menunjukkan bahwa suhu yang lebih dingin meningkatkan ketahanan mikroba, tetapi ini tergantung pada jenis mikroba dan komposisi larutan kimia. Seperti yang Heinz katakan pada Majalah Astrobiology:
"[A] ll reaksi, termasuk yang membunuh sel, lebih lambat pada suhu yang lebih rendah, tetapi kemampuan bertahan bakteri tidak meningkat banyak pada suhu yang lebih rendah dalam larutan perklorat, sedangkan suhu yang lebih rendah dalam larutan kalsium klorida menghasilkan peningkatan yang nyata dalam kemampuan bertahan hidup. "
Tim juga menemukan bahwa bakteri melakukan lebih baik dalam larutan asin ketika datang ke siklus pembekuan dan pencairan. Pada akhirnya, hasil menunjukkan bahwa kemampuan bertahan hidup semua turun ke keseimbangan yang hati-hati. Sedangkan konsentrasi garam kimia yang lebih rendah berarti bahwa bakteri dapat bertahan hidup dan bahkan tumbuh, suhu di mana air akan tetap dalam keadaan cair akan berkurang. Ini juga menunjukkan bahwa larutan asin meningkatkan tingkat kelangsungan hidup bakteri ketika datang ke siklus pembekuan dan pencairan.
Tentu saja, tim menekankan bahwa hanya karena bakteri dapat hidup dalam kondisi tertentu tidak berarti mereka akan berkembang di sana. As Theresa Fisher, seorang mahasiswa PhD di Sekolah Eksplorasi Bumi dan Luar Angkasa Arizona State University dan rekan penulis dalam penelitian ini, menjelaskan:
“Kelangsungan hidup versus pertumbuhan adalah perbedaan yang sangat penting, tetapi hidup masih berhasil mengejutkan kita. Beberapa bakteri tidak hanya dapat bertahan hidup dalam suhu rendah, tetapi mengharuskan mereka untuk melakukan metabolisme dan berkembang. Kita harus mencoba bersikap tidak memihak dengan asumsi apa yang diperlukan agar organisme dapat berkembang, tidak hanya bertahan hidup. "
Dengan demikian, Heinz dan rekan-rekannya saat ini sedang mengerjakan penelitian lain untuk menentukan bagaimana perbedaan konsentrasi garam pada suhu yang berbeda mempengaruhi perbanyakan bakteri. Sementara itu, penelitian ini dan lainnya seperti itu mampu memberikan beberapa wawasan unik tentang kemungkinan kehidupan di luar bumi dengan menempatkan kendala pada jenis kondisi di mana mereka dapat bertahan hidup dan tumbuh.
Studi-studi ini juga memungkinkan bantuan dalam mencari kehidupan di luar bumi, karena mengetahui di mana kehidupan dapat terjadi memungkinkan kita untuk memfokuskan upaya pencarian kita. Di tahun-tahun mendatang, misi ke Europa, Enceladus, Titan dan lokasi lain di Tata Surya akan mencari biosignatures yang menunjukkan keberadaan kehidupan di atau di dalam tubuh ini. Mengetahui bahwa kehidupan dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang dingin dan asin membuka kemungkinan tambahan.
