מאז שנות השבעים, אז וויאג'ר על פי בדיקות שצילמו תמונות של פני השטח הקפואים של אירופה, מדענים חשדו כי חיים יכולים להתקיים באוקיינוסים הפנימיים של ירחים במערכת השמש החיצונית. מאז, צצו ראיות אחרות אשר חיזקו את התיאוריה הזו, החל מכפלים קפואים על אירופה ואנצ'אלדוס, מודלים פנים של פעילות הידרותרמית, ואפילו התגלית פורצת הדרך של מולקולות אורגניות מורכבות בכבדות אנצ'אלדוס.
עם זאת, בחלק מהמקומות במערכת השמש החיצונית, התנאים קרים מאוד ומים מסוגלים להתקיים רק בנוזל בגלל נוכחותם של כימיקלים רעילים נגד נוזל לרדיאטור. עם זאת, על פי מחקר חדש שנערך על ידי צוות חוקרים בינלאומי, יתכן כי חיידקים יוכלו לשרוד בסביבות סוערות אלה. אלה חדשות טובות למי שמקווה למצוא עדויות לחיים בסביבות קיצוניות של מערכת השמש.
המחקר שמפרט את ממצאיו, שכותרתו "שיפור הישרדות מיקרוביאלית במוצרי סובזרו", הופיע לאחרונה בכתב העת המדעי אסטרוביולוגיה. המחקר נערך על ידי ג'ייקוב היינץ ממרכז האסטרונומיה והאסטרופיזיקה באוניברסיטה הטכנית של ברלין (TUB), וכלל חברים מאוניברסיטת טאפטס, הקיסרי הקיסרי לונדון ואוניברסיטת וושינגטון.
בעיקרון, על גופים כמו סרס, קליסטו, טריטון ופלוטו - שנמצאים רחוקים מהשמש או שאין להם מנגנוני חימום פנים - קיימים מאמינים כי אוקיינוסים פנימיים קיימים בגלל נוכחותם של חומרים כימיים ומלחים מסוימים (כמו אמוניה). תרכובות "נוזל לרדיאטור" אלה מבטיחות כי לאוקיינוסים יש נקודות הקפאה נמוכות יותר, אך יוצרים סביבה שתהיה קר מדי ורעילה לחיים כפי שאנו מכירים אותם.
לצורך המחקר, הצוות ביקש לקבוע אם חיידקים אכן יכולים לשרוד בסביבות אלה באמצעות בדיקות עם Planococcus halocryophilus, חיידק שנמצא באזור העפר הארקטי. לאחר מכן הם העבירו את החיידק הזה לתמיסות של נתרן, מגנזיום וסידן כלוריד כמו גם פרכלורט, תרכובת כימית שנמצאה על ידי הנחתת הפניקס במאדים.
לאחר מכן הם העבירו את הפתרונות לטמפרטורות שנעו בין + 25 ° C ל- -30 ° C דרך מחזורי הקפאה והפשרה מרובים. מה שהם מצאו הוא ששיעור ההישרדות של החיידקים היה תלוי בתמיסה ובטמפרטורות הכרוכות בכך. לדוגמא, לחיידקים שהושעו בדגימות המכילות כלוריד (מלוחים) היו סיכויי הישרדות טובים יותר בהשוואה לאלה שבדגימות המכילות perchlorate - אם כי שיעורי ההישרדות עלו ככל שהטמפרטורות הורדו.
לדוגמה, הצוות מצא כי חיידקים בתמיסה של נתרן כלורי (NaCl) מתו תוך שבועיים בטמפרטורת החדר. אך כאשר הורדו הטמפרטורות ל -4 מעלות צלזיוס, כושר ההישרדות החל לעלות וכמעט כל החיידקים שרדו בזמן שהטמפרטורות הגיעו ל -15 מעלות צלזיוס. בינתיים, לחיידקים בתמיסות המגנזיום והסידן-כלוריד היו שיעורי הישרדות גבוהים ב -30 מעלות צלזיוס.
התוצאות השתנו גם לשלושת המיסים המלוחים בהתאם לטמפרטורה. לחיידקים בסידן כלוריד (CaCl2) היו שיעורי ההישרדות נמוכים משמעותית מאלו שבנתרן כלוריד (NaCl) ומגנזיום כלוריד (MgCl2) בין 4 ל 25 מעלות צלזיוס (39 ו 77 מעלות צלזיוס), אך טמפרטורות נמוכות הגבירו את ההישרדות בשלושתן. שיעורי ההישרדות בתמיסת perchlorate היו נמוכים בהרבה מאשר בתמיסות אחרות.
עם זאת, בדרך כלל זה היה בפתרונות שבהם פרכלורט היה 50% ממסת התמיסה הכוללת (מה שהיה נחוץ כדי שהמים יישארו נוזלים בטמפרטורות נמוכות יותר), שיהיו רעילים באופן משמעותי. בריכוזים של 10%, החיידקים עדיין הצליחו לצמוח. אלה חדשות טובות למחצה עבור מאדים, שם האדמה מכילה פחות מאחוז משקל אחד של פרכלורט.
עם זאת, היינץ ציין כי ריכוזי המלח באדמה שונים מאלה שבתמיסה. ובכל זאת, אלה עדיין יכולים להיות חדשות טובות בכל הנוגע למאדים, מכיוון שהטמפרטורות ורמות המשקעים שם דומות מאוד לחלקים מכדור הארץ - מדבר אטקמה וחלקים מאנטארקטיקה. העובדה שיש לחיידקים יכולים לשרוד סביבות כאלה על פני כדור הארץ מצביעה על כך שהם יכולים לשרוד גם במאדים.
באופן כללי, המחקר הצביע על כך שטמפרטורות קרות יותר מגבירות את יכולת ההישרדות של החיידקים, אך הדבר תלוי בסוג החיידק ובהרכב הפיתרון הכימי. כפי שסיפר היינץ למגזין Astrobiology:
"תגובות [A], כולל אלה שהורגים תאים, אטיות בטמפרטורות נמוכות יותר, אבל השרידות של חיידקים לא עלתה הרבה בטמפרטורות נמוכות יותר בתמיסת הפרכלורט, ואילו הטמפרטורות הנמוכות יותר בתמיסות סידן כלוריד הניבו עלייה ניכרת בשרידות. "
הצוות גם מצא שחיידקים הצליחו יותר בפתרונות מלוחים יותר בכל מה שקשור למחזורי הקפאה והפשרה. בסופו של דבר, התוצאות מצביעות על כך שהשרידות מסתכמת באיזון זהיר. בעוד שריכוזים נמוכים יותר של מלחים כימיים גרמו לכך שחיידקים יוכלו לשרוד ואף לצמוח, הטמפרטורות בהן מים יישארו במצב נוזלי יופחתו. עוד צוין כי תמיסות מלוחות משפרות את שיעורי ההישרדות של החיידקים בכל הקשור למחזורי הקפאה והפשרה.
כמובן שהצוות הדגיש כי רק מכיוון שחיידקים יכולים להתקיים בתנאים מסוימים, אין פירושם שהם ישגשגו שם. כפי שהסבירה תרזה פישר, סטודנטית לתואר שלישי בבית הספר לחקר כדור הארץ והחלל באוניברסיטת מדינת אריזונה ומחברת משותפת למחקר,:
"הישרדות לעומת צמיחה היא הבחנה חשובה באמת, אבל החיים עדיין מצליחים להפתיע אותנו. ישנם חיידקים שאינם יכולים לשרוד רק בטמפרטורות נמוכות, אלא דורשים מהם לחילוף חומרים ולשגשוג. עלינו לנסות ולהיות חסרי פניות בהנחה מה נחוץ כדי שאורגניזם ישגשג, ולא רק לשרוד. "
ככאלה, היינץ ועמיתיו עובדים כעת על מחקר נוסף כדי לקבוע כיצד ריכוזים שונים של מלחים על פני טמפרטורות שונות משפיעים על התפשטות החיידקים. בינתיים, מחקר זה וכדומה מסוגלים לספק תובנה ייחודית לגבי האפשרויות לחיים מחוץ לכדור הארץ על ידי הצבת אילוצים על סוגי התנאים שבהם הם יכולים לשרוד ולצמוח בהם.
מחקרים אלה מאפשרים עזרה גם כשמדובר בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ, מכיוון שהידיעה היכן החיים יכולים להתקיים מאפשרת לנו למקד את מאמצי החיפוש שלנו. בשנים הבאות, משימות לאירופה, אנצ'אלדוס, טיטאן ומיקומים אחרים במערכת השמש יחפשו חתימות ביולוגיות המעידות על נוכחות חיים בגופים אלה או בתוכם. הידיעה שהחיים יכולים לשרוד בסביבות קרות ובורחות פותחת אפשרויות נוספות.
