TIJEKOM drevne povijesti Crvenog planeta, prve životne forme su možda uništile same sebe. To nije tako apsurdno kao što zvuči; naime, nešto slično se dogodilo i na Zemlji.
Dokazi pokazuju da je Mars nekoć bio topao i vlažan i da je imao atmosferu. U drevnom razdoblju Noachian, prije nekih četiri milijarde godina, na površini ovog planeta vjerojatno je bilo i tekuće vode. Ako je to točno, na Marsu se u to vrijeme mogao razviti život.
Novo istraživanje navodi da je rani Mars možda bio gostoljubiv za metanogene, vrstu organizama koja uspijeva u ekstremnim okruženjima na Zemlji. Metanogeni su mikroorganizmi koji proizvode metan kao metabolički nusprodukt u hipoksičnim uvjetima. Često ih nalazimo kod hidrotermalnih izvora, u močvarama i u probavnom traktu životinja.
Posebni organizmi
"Naše istraživanje pokazuje da je podzemni, rani Mars vrlo vjerojatno bio nastanjiv za metanogene mikrobe", rekao je evolucijski biolog Regis Ferriere sa Sveučilišta Arizona.
Naime, ovi su mikrobi mogli živjeti u poroznoj, slanoj stijeni koja ih je štitila od UV zračenja i kozmičkih zraka. Podzemni okoliš bi također omogućio difuznu atmosferu i umjerenu temperaturu koja je omogućila njihovo preživljavanje, piše Live Science.
Istraživači su se usredotočili na hidrogenotrofne metanogene, koji koriste ugljikov dioksid (CO2) kao izvor ugljika, a vodik kao redukcijski agens te kao nusprodukt proizvode metan. Ova vrsta metanogena je jedna od najranijih metabolizama koji su se razvili na Zemlji. Radi se o prvom istraživanju koje je analiziralo njihovo preživljavanje i opstanak na Marsu.
Postoji jedna važna razlika između drevnog Marsa i Zemlje, u kontekstu ove studije. Na Zemlji je većina vodika vezana za molekule vode, a vrlo malo ih je samostalno, dok je na drevnom Marsu moglo biti izobilje nevezanog vodika u atmosferi.
Taj je vodik mogao biti izvor energije za rane metanogene te zadržavati toplinu u atmosferi, održavajući planet nastanjivim.
"Mislimo da je Mars možda bio malo hladniji od Zemlje u to vrijeme, ali ni približno tako hladan kao danas, s prosječnim temperaturama koje su najvjerojatnije bile iznad ništice", rekao je Ferriere.
"Današnji Mars izgleda kao kocka leda prekrivena prašinom. Rani je možda bio stjenoviti planet s poroznom korom, na čijoj je površini tekla voda i vjerojatno formirala jezera i rijeke, možda čak i mora ili oceane", dodao je.
Bježali dublje u podzemlje
Na Zemlji imamo slatku ili slanu vodu. Ali na Marsu je sva voda bila slana, prema spektroskopskim mjerenjima površinskih stijena Crvenog planeta.
Znanstvenici su koristili modele klime na Marsu, njegove kore i atmosfere za procjenu preživljavanja metanogena. Modeli su im pokazali jesu li populacije metanogena mogle opstati i kakav su učinak imale na svoj okoliš.
Mada je u atmosferi bilo obilje vodika i ugljika koje su organizmi mogli iskoristiti za energiju, površina Marsa je još uvijek bila hladna. Nije bila smrznuta kao danas, ali je bila mnogo hladnija od današnje Zemlje. Mikroorganizmima bi se više svidjele toplije podzemne temperature, ali što idete dublje, to ima manje vodika i ugljika.
"Pitanje je koliko su duboko trebali ići da nađu pravi balans između temperature i dostupnosti molekula koje su im potrebne za rast. Naši modeli su pokazali da bi mikrobne zajednice bile najsretnije u gornjih nekoliko stotina metara" rekao je biolog Boris Sauterey sa sveučilišta Sorbonne.
Metanogeni su vjerojatno dugo opstajali u gornjoj kori, no s ispuštanjem metana su mijenjali i svoj okoliš. Tim je modelirao sve površinske i podzemne procese te otkrio da su metanogeni s vremenom mogli pokrenuti globalno klimatsko hlađenje jer su mijenjali kemijski sastav atmosfere.
Kako se planet hladio, slana voda u kori bi se smrzavala na sve većim dubinama zbog čega su mikroorganizmi bježali što dublje pod zemlju gdje više nije prodirala atmosfera.
"Naši modeli pokazuju da bi biološka aktivnost metanogena vrlo brzo promijenila atmosferu Marsa, unutar nekoliko desetaka ili stotina tisuća godina", rekao je Sauterey.
Rezultat? Izumiranje njihove populacije.
"Mikrobi su se nakon nekog vremena suočili s ogromnim problemom. Kako se atmosfera na Marsu razrijedila tako je nestao njihov izvor energije. Dodatno, došlo bi do pada temperature i oni bi morali ići sve dublje u koru", rekao je Sauterey.
Zemlja prošla sličnu situaciju
Slična stvar se dogodila i na Zemlji za vrijeme Velikog oksidacijskog događaja (GOE) kada je u atmosferi i oceanima došlo do porasta razina kisika. Naime, u Zemljinoj ranoj atmosferi nije bilo kisika te su prvi organizmi funkcionirali bez uporabe tog plina.
Kada su se pojavile cijanobakterije koje koriste fotosintezu i proizvode kisik kao nusproizvod, došlo je do problema jer prvi stanari Zemlje nisu baš voljeli ovaj plin. Cijanobakterije su naposljetku toliko opskrbile oceane i atmosferu kisikom da je naš planet postao otrovan za druge oblike života. No onda su se ipak pojavile druge forme koje su sve više koristile ovaj plin.
Ali takav scenarij je bio karakterističan za Zemlju. Na Marsu nije bilo evolucijskog skoka u fotosintezu ili slične procese koji bi doveli do novog načina pribavljanja energije. Na kraju se Mars ohladio i smrznuo te izgubio atmosferu. Je li Mars sada "mrtav"?
Moguće je da je život na Marsu pronašao utočište na izoliranim mjestima u kori planeta.
Istraživanje iz 2021. je pokazalo da bi u kori Marsa mogao postojati samoobnavljajući izvor vodika, odnosno da radioaktivni elementi u kori mogu radiolizom razgraditi molekule vode i metanogenima isporučiti vodik.
Može li još uvijek biti života u Marsovoj kori, koji se hrani vodikom nastalim nakon radiolize? Ne znamo, ali još uvijek nemamo pravog objašnjenja za neke detekcije metana u atmosferi Crvenog planeta.
Istraživanje naslova Early Mars habitability and global cooling by H2-based methanogens objavljeno je u časopisu Nature Astronomy.