Az antarktiszi McMurdo-szárazvölgyek

Az antarktiszi szárazvölgyek a déli kontinens legnagyobb jégmentes területei. A rendkívül száraz vidéken az alacsony hőmérséklet mellett erős szél, nyáron erős ultraibolya sugárzás, napi ciklusú fagyás és olvadás, a talajban pedig sók jellemzők. A térségben sajátos felszínformák, gleccserek, illetve jéggel fedett tavak is előfordulnak - ezt tekintik ma a marsfelszíni viszonyok legjobb földi analógiájának, noha még az itteni körülmények is sokkal enyhébben azoknál, amelyek a vörös bolygón jellemzők.

A legérdekesebbek talán a száraz, jégmentes területeken lévő kőzettörmelékben található élőlények. Itt csak időszakosan jelenhet meg a víz, többnyire valamilyen sós olvadék formájában. A felszínközeli rétegben, feltehetőleg a száraz légkör felé bekövetkező erős párolgás miatt betöményednek a különböző oldatok, és 20-30 cm vastag sós réteg keletkezik, amely részben a marsihoz lehet hasonló. Az eddigi vizsgálatok során a felső 3-8 cm vastag rétegben a Penicillium bacteria képviselőit, a porózus homokkövekben pedig gombákat, algákat találtak.

Tipikus tájkép a McMurdo-szárazvölgyekből (NASA)

A hiperaridnak is nevezett száraz területen az évi középhőmérséklet -20°C körüli, és az éves csapadékmennyiség alig éri el a 10 mm-t. A víz megfagyását a vizsgálatok alapján különböző oldott sók csökkentik az elméleti előrejelzéseknek megfelelően, akár többször 10 fokkal 0°C alá. A sók részben a kőzetekből, azok lassú mállásából származnak, de a sós tengervíz felől érkező szelek is ideszállíthatják őket.

Kriptobiotikus kéreg

A kriptobiotikus kéreg a kőzetek és a belőlük keletkezett talaj külső, általában 1-3 mm közötti vastagságú, napsugárzásnak kitett, egyszerű életformákat tartalmazó rétege a Földön, amelyet főleg cianobaktériumok (kékeszöld algák), moszatok, gombák, zuzmók, és esetenként a velük együtt élő apró talajlakó állatok alkotnak. Az itt lévő sajátos mikrokörnyezet segít a száraz időszakok átvészelésében: a repedések, kőzetszemcsék és élőlények közötti szűk terek, valamint az ott található szerves anyag sokáig visszatartja a vizet. A szerkezetet a gombák, emellett a cianobaktériumok által kiválasztott nyálkás burok tartja össze. A cianobaktériumok fotoszintetizálnak az ökoszisztémában; a nitrogént a szabadon vagy zuzmókban élő cianobaktériumok kötik meg, amelyek a légköri nitrogénből ammóniát és egyéb nitrogéntartalmú molekulákat gyártanak. Az élőlények sokszor az ultraibolya sugárzás szűrése szempontjából is együttműködnek: fent erősebben pigmentált, ellenálló formák jellemzők, míg mélyebben már a sugárzásra érzékenyebb élőlények is megjelennek.

Kriptobiotikus kéreg gyűjtése a sarkvidéki Devon-szigeten, a Mars-analógia kutatás keretében (balra), és a mintában talált cianobaktériumok elektronmikroszkópos képe (jobbra)

A kriptobiotikus kérgek előfordulási helye az év jelentős részében gyakran száraz. A nedves periódus beálltakor azonban a kéreg élőlényei gyorsan megkezdik a fotoszintetikus aktivitást. A kriptobiotikus kéreg bolygónkon sok helyen megtalálható, ahol nincs zárt növénytakaró (utóbbi nem ad lehetőséget a kifejlődésükre) - némely sivatagoknak és szigethegyeknek akár a felét is boríthatják. A forró területek mellett a rendkívül hideg vidékeken, pl. az antarktiszi szárazvölgyekben is jellemzőek. A kriptobiotikus kéreg igen lassan képződik: az első fázisban csak egy vékony baktériumréteg fejlődik a kőzeten, majd a részben biogén eredetű mállás révén egy lazább felszíni réteg alakul ki repedésekkel, belső pórustérfogatokkal, benne egyre több élőlénnyel. Fejlett kéreg több évtized alatt jön csak létre. Feltehetőleg a kriptobiotikus kéreg és a benne lévő élőlények az elsők között hódították meg a szárazföldet. Megismerésük asztrobiológiai szempontból is fontos, elképzelhető ugyanis, hogy egyes exobolygók felszínén spektroszkópiai módszerekkel ki lehet mutatni a hozzájuk hasonló réteget.

A kriptobiotikius kéreghez hasonló környezetek elméletileg a Mars felszínén is előfordulhatnak, ahol a finom kőzettörmeléket különböző ásványok cementálják össze, és telenként vízjég is kifagyhat rájuk.

Hipolit kolóniák

Részben a kriptobiotikus kéregre hasonlítanak, illetve azok speciális helyzetű megjelenési formáinak tekinthetők az úgynevezett hipolit kolóniák. Ezek a sarkvidéki hideg és száraz területeken jellemzők, az ott található kőzetek felszíni vékony rétegében, de a kőtömbök oldalán, illetve alján fordulnak elő. Utóbbi helyen nagyságrendileg centiméter széles sávot alkotnak. Az egyes kőtömbök közé a szórt fény bejut, tehát itt még lehet fotoszintetizálni. Ugyanakkor ultraibolya sugárzás alig érkezik ide, az egyes kövek a peremükön és az aljukon lévő élőlényeket védik a széltől, egyéb külső behatásoktól, és páracsapdaként szolgálva a kiszáradás veszélyét is csökkentik.

Összefoglalva: az élőlények hidegben és napfény nélküli túlélési stratégiái támpontot adhatnak a Fölön kívüli élet lehetőségének vizsgálatához. Új ismeretekkel szolgálnak a jég alatti tavakban jellemző életformák is, az általuk végzett anyagcsereutak, az egyes élőlények közötti kapcsolatok típusai. Mindezek felett az ilyen extrém környezetek vizsgálatakor azok a technológiai megoldások is kidolgozhatók, amelyek más égitesteken az életnyomok kutatásában felhasználhatók. Mindezek miatt a földi extrém élethelyek kutatása kiemelt témakör az asztrobiológiában.

Feladat

Melyek lehetnek azok a környezetek a Föld felszínén, illetve a felszínközelében, ahol még a cikkben bemutatott ellenállóorganizmusok sem élnek meg?

Az előző feladat megoldása

Az elmúlt alkalommal az alábbi kérdést tettük fel: Készítsük el a Világegyetem, a Föld és a földi életfejlődésének képzeletbeli óráját, amelyben 24 óra feleljen meg a Nagy Bumm (Ősrobbanás) óta eltelt 13,7 milliárd évnek.

Óra:perc és az események:

• 00:00 Nagy Bumm (kezdőpillanat)
• 00:10 legidősebb ma ismert csillagok keletkezése a Tejútrendszerben
• 16:07 a Nap és a Föld keletkezése
• 17:41 legelső ma azonosított életnyomok megjelenése
• 20:09 sejtmagvas élőlények megjelenése
• 22:57 többsejtűek megjelenése
• 23:10 szárazföldi növények megjelenése
• 23:39 emlősök megjelenése
• 23:53 dinoszauruszok kipusztulása
• Körülbelül6 másodperccel a 24. óra előtt: azelső ember megjelenése