火星は通常、現存する生命体を収容するには寒すぎて乾燥していると考えられています。しかし、地球上では、バクテリアなどの微生物は、南極の棚氷の下やアタカマ砂漠など、最も極端な環境で発見されています。
火星の表面とその下で、地下の氷からクレーターの壁の側面に暗い筋を作る塩水に至るまで、さまざまな形態の水が継続的に発見されており、これまで考えられていたよりも水が地球上に豊富に存在することが示唆されています。火星の地下の微生物が水を利用できる場合、この領域は最も居住可能な環境を構成します。これは、上にあるレゴリスが、表面に到達する過酷な電離放射線からバクテリアを保護するためでもあります。レゴリスは断熱材としても機能し、火星の 1 日で 100 度を超えることも多い地表での大きな温度変動を緩和する役割を果たしている可能性があります。
したがって、火星の居住可能な環境を考えるとき、液体の水貯留層の可能性が存在する地下であり、表面での過酷な温度と有害な放射線に対する保護の提供は最も歓迎されます.
火星の大気中のメタンの複数の発見、最近では火星探査車キュリオシティに搭載された火星科学研究所によって検出された季節変動は、メタン生成菌が火星の地下に存在する可能性のある生命体である可能性があることを示唆しています。メタン生成菌は、さまざまな基質からメタンを生成する古細菌ドメインの微生物です。特定の種類のメタン生成菌は、二酸化炭素 (CO2 ) と水素 (H2 )、それぞれ炭素源とエネルギー源として使用します。
地球上では、メタン生成菌は、代謝の結果としてメタンを生成することが知られている唯一の微生物であり、地球の大気中のメタンの大部分を担っています。そのため、火星で検出されたメタンの量の季節変動は、季節的な凍結/融解サイクルを示している可能性があります.
アーカンソー大学アーカンソー宇宙惑星科学センターの Kral Lab は、20 年以上にわたって火星の生命のモデルとしてメタン生成菌を研究してきました。メタン生成菌は、火星の大気中のメタンの発生源である可能性は別として、火星ではまれな有機栄養素を必要とせず、非光合成であることから、地下環境に存在できることを示しています。
Kral ラボで研究されているメタン生成菌の 4 種 Methanosarcina barkeri 、Methanobacterium formicicum 、Methanothermobacter wolfeii 、および Methanococcus maripaludis 、すべて水素をエネルギー源として、二酸化炭素を炭素源として使用することができます。水素は火星の大気中で確認されていませんが、地下に存在すると仮定されており、多くの火星の大気モデルに組み込まれています。一方、火星の大気は 95% が二酸化炭素であり、地球上に潜在的なメタン生成菌が豊富に存在します。
レゴリスは地表下の生命にとって潜在的な絶縁体として機能しているにもかかわらず、火星の土壌に生息する微生物は依然として大きな温度変化にさらされています。一年で最も暖かい日には、気温が正午に 22 ºC (地球上の室温に近い) に達することがあります。ただし、夜はマイナス100℃以下まで気温が下がることもあります。好冷菌 (低温を好む微生物) ではないにもかかわらず、Kral ラボで研究されている 4 種のメタン生成菌は、レゴリスの組成、塩分濃度、低圧、紫外線など、さまざまな火星の条件をカバーする成長および生存実験にかけられています。 Mなどの中温性メタン生成菌。バーケリ 地球の北極環境でも検出されており、これら 4 つのメタン生成菌は、火星を連想させる温度にさらされた後も生存できる可能性があることを示唆しています。
「火星の日周期と 48 時間の温度サイクルにさらされた非好冷性メタン生成菌の生存」で、Mickol と同僚は 4 つのメタン生成菌 (M. barkeri 、M.フォーミシカム 、M.ヴォルフェイ 、およびM.マリパルディス ) から 24 時間および 48 時間の温度変化は、22 ºC から -80 ºC の間です。 24時間の実験では、メタン生成菌培養物は、最初にメタン生成と光学密度についてテストされ、どちらも成長プロキシとして使用されました.次に、培養物を 22 ºC から -80 ºC の範囲の温度に 10 日間さらし、光学密度をモニターし続けました。最後に、低温に 10 日間さらした後、メタン生成菌培養物を 13 日間最適な生育温度に戻し、そこで光学密度とメタン生成の両方を再度測定して、メタン生成菌が凍結温度にさらされても生き残ることができるかどうかを判断しました。 48 時間の実験も同様に行われましたが、曝露期間は 12 日間で、曝露後のインキュベーション期間は 10 日間でした。光学密度とメタン生成の両方の増加は、メタン生成培養が活発で成長していることを示しています。
２４時間および４８時間の実験の両方において、Ｍ．ヴォルフェイ 培養物は、凍結/解凍サイクルへの暴露後、光学密度とメタン存在量の両方が増加しました。 M.の文化フォーミシカム は、両方の実験で凍結温度にさらされた後のメタン生成の増加を示しましたが、暴露後のインキュベーション期間全体を通して光学密度が減少しました。 M.バーケリ いくつかの文化ではメタン生成量が増加しましたが、他の文化では減少しましたが、平均して、暴露後のメタン存在量がわずかに増加しました.培養物はまた、光学密度において大きな変動を示したが、平均光学密度もまた、μＭの培養物についてわずかに増加した。バーケリ 24時間実験で。残念なことに、凍結／解凍サイクルが Ｍ．マリパルディス 曝露期間中に試験管が破裂したため、不明のままです。
全体として、各種の複数の培養物の間で結果が異なるにもかかわらず、凍結/解凍サイクルへの曝露は、非好冷性メタン生成菌にとって必ずしも致命的ではない可能性があります。興味深いことに、メタン存在量と光学密度の両方で最大の増加を示したメタン生成菌は好熱菌として分類され、55 ºC (131 ºF) で最もよく成長します。 メタノサルシナ 種は通常、多細胞凝集体を形成し、これは極端な条件から細胞を保護するのに役立つ可能性があります。 Methanothermobacter wolfeii とM.フォーミシカム どちらもメタノバクテリア目メタノバクテリアのメンバーであり、永久凍土群集でも一貫して検出されていますが、レベルは低いです.
最終的に、これらの実験の結果は、火星の低温が惑星、特に地下での生命の可能性を阻害しない可能性があることを示唆しています。より長いタイムスケールと好冷種を使用して、微生物を火星の極端な温度にさらすさらなる実験が必要です。
これらの調査結果は、最近ジャーナル Planetary and Space Science に掲載された火星の日周および 48 時間の温度サイクルにさらされた非好冷性メタン生成菌の生存というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、アーカンソー大学の R.L. Mickol と American Society for Engineering Education, Y.A.桜美林大学の高木さんと T.A.アーカンソー大学の Kral。
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