In de aarde kijken naar leven op Mars

Het is je typische speleologie-saga: je kronkelt door tunnels die niet breder zijn dan een watermeloen in diameter, en dan rap je over de rand van een klif van 60 meter hoog in een leegte die zo zwart is dat je je voeten niet eens kunt zien, laat staan ​​de bodem, ervan uitgaande dat daar is een bodem. Als je die beproeving overleeft, moet je nog steeds over de gladde helling van de Freakout Traverse of de gevreesde kloof die bekend staat als de Great White Rift. Een ondergrondse tour door de Lechuguilla-grot in New Mexico kan ook andere hoogtepunten en dieptepunten bevatten: Misery Hole, Death Pit en het Parallel Universe.

Sommige ontdekkingsreizigers genieten van de sensatie van het aftasten van een onbekende, ondergrondse wildernis. Anderen vinden troost in de stilte en duisternis van Amerika's diepste grot, die zich meer dan 1500 voet onder het oppervlak uitstrekt. Dan zijn er mensen die komen zoeken naar leven op Mars.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van november 1997

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

Leven op Mars? Terwijl wetenschappers de Rode Planeet verkennen via de Mars Pathfinder en een reeks daaropvolgende NASA-missies gepland voor het volgende decennium, bestuderen andere onderzoekers de microbiële levensvormen die deze enorme grot in Carlsbad Caverns National Park bewonen, en evalueren ze de mogelijkheid dat analoge wezens op de loer liggen onder het oppervlak van Mars. Dit werk is ondersteund door het exobiologieprogramma van NASA uit een budget dat is bestemd voor de studie van terrestrische analogen naar andere planeten. We heroverwegen de ondergrond op Mars, deels omdat de ondergrond op aarde erg rijk blijkt te zijn, zegt Penny Boston, een bioloog en NASA-consultant bij Complex Systems Research in Boulder, Colorado. In feite vinden wetenschappers bijna overal micro-organismen ze kijken - in de buurt van ventilatieopeningen op de bodem van de diepe oceaan, in Antarctische rotsen en op olie- en gasboringen, duizenden meters onder de grond.

Het uitgangspunt van de analogie met het leven op Mars gaat als volgt: zo'n drie tot vier miljard jaar geleden was Mars een warmere en nattere plek, gedeeltelijk dankzij een dikke atmosfeer van koolstofdioxide die de planeet verwarmde door het broeikaseffect. Uiteindelijk combineerde dit koolstofdioxide met water om koolzuur te vormen dat op zijn beurt reageerde met rotsen op het oppervlak om carbonaten zoals kalksteen en dolomiet te creëren. Dit proces putte de koolstofdioxide in de atmosfeer uit, waardoor het oppervlak bevroren en onherbergzaam bleef en nergens vloeibaar water te vinden was. Nu zeggen we dat als het leven aan de oppervlakte niet had kunnen overleven, het misschien ondergronds is gegaan, legt Christopher McKay uit, een planetaire wetenschapper bij NASA's Ames Laboratory die Boston en anderen heeft vergezeld op verschillende Lechuguilla-expedities.

De ingangsput naar de Lechuguilla-grot werd ontdekt in 1914. Maar pas in de jaren vijftig begonnen onderzoekers te vermoeden dat er ergens onder de puinhoop op de bodem van deze put een grot zou kunnen zijn. Toen de puinmuur uiteindelijk in 1986 werd doorbroken, groeven onverschrokken spelunkers naar binnen en begonnen meer dan 90 mijl aan doorgangen in kaart te brengen. De volledige omvang van Lechuguilla is nog niet bekend, maar Dale Pate van de National Park Service in Carlsbad, N. Mex., is ervan overtuigd dat er veel meer grot is dan we weten, mogelijk 1.000 of 2.000 mijl waard.

Sommigen noemen het de mooiste grot ter wereld, met schitterende kleuren, ongerepte poelen en spectaculaire minerale formaties die lijken op bloemen, kristallen, kroonluchters en koraal. Hoewel wetenschappers deze pracht kunnen waarderen, voelen ze zich vooral aangetrokken tot de grot omdat het de perfecte plek is om een ​​vrijwel ongerepte ondergrondse omgeving te bestuderen. We doen ons best om de impact te beperken, omdat we het ding dat we hopen te bestuderen niet willen besmetten en vernietigen, legt Boston uit. We zijn op zoek naar exotische organismen die gemakkelijk te onderscheiden zijn van door mensen meegebrachte verontreinigingen. Maar als we niet oppassen, kunnen deze verontreinigingen de inheemse organismen overtreffen.

Lechuguilla, een wereld op zich, heeft geen grote natuurlijke openingen, waardoor er weinig lucht of water van buiten naar binnen stroomt. De grot is ook van geologisch belang vanwege de rijke zwavelafzettingen. Er zijn verschillende micro-organismen op aarde gevonden die energie halen uit zwavel, en er kunnen vergelijkbare levensvormen op Mars bestaan, waarvan zowel de Viking- als de Pathfinder-missies hebben aangetoond dat ze een hoog zwavelgehalte hebben.

In de grot leeft een zeer diverse groep organismen, waaronder talrijke bacteriestammen die we nog nooit eerder hebben gezien, merkt Larry Mallory op, een microbioloog aan het Centre for Marine Biotechnology van de Universiteit van Delaware, die sinds 1992 herhaaldelijk een bezoek heeft gebracht aan Lechuguilla. mijl naar beneden, betreed je een microbiële wereld. Er zijn geen meercellige levensvormen voorbij dat punt, behalve speleologen.

Tot nu toe zijn er honderden microbiële stammen gevonden in de grot, waarvan het grootste deel voorheen onbekend was, zegt Boston. Uiteindelijk zijn zij en haar collega, bioloog Diana Northup van de Universiteit van New Mexico, van plan om het DNA van de microben te onderzoeken om het te vergelijken met het DNA van bekende microben. We proberen de naaste verwanten van deze soorten te vinden, erachter te komen waar ze vandaan komen - de bodem of de oude oceaan - en bepalen hoe lang ze zijn gescheiden van de wereld erboven, zegt Boston.

De onderzoekers hopen ook de energiebron te bepalen die dit zonloze ecosysteem aandrijft. De sleutel is het vinden van organismen die op chemische wijze voedsel kunnen maken, legt McKay uit. Mallory heeft een bacteriestam geïdentificeerd die mangaan oxideert, maar hij probeert nog steeds te bepalen of de wezens daadwerkelijk energie uit dat proces halen. Op volgende reizen is hij van plan om te zoeken naar ijzeroxiderende bacteriën bij de Rusticles, een ijzerformatie in het noordoostelijke deel van de grot die eruitziet als een loopneus ijslolly. Boston is ook van plan meer monsters te verzamelen in de hoop zowel ijzer- als zwaveloxiderende organismen te vangen.

Uitzoeken wat deze insecten eten, is een moeilijk probleem, zegt ze. De meest waarschijnlijke voedselbronnen bevinden zich in de lucht of in de rotsen. Als er voldoende financiering kan worden verkregen, hopen zij en Northup gaschromatografiestudies van de lucht uit te voeren en volledige rotsanalyses te doen om te zien wat in de rotswand eetbaar is.

Boston heeft al een aantal vreemde dingen meegemaakt die in de grot groeien, zoals een vreemd pluizig materiaal genaamd gorilla drek dat zich vastklampt aan de afbrokkelende grotmuren. Het voelt aan als natte, grafietsuikerspin, zegt ze. Als je het tussen je vingers stopt, verwelkt het tot niets. De wetenschappers stelden uiteindelijk vast dat er bacteriën en schimmels in de pluisjes leven, maar Boston vermoedde dat vanaf het begin: ik kreeg er een ooginfectie van, waardoor ik dacht dat daar iets groeide.

De aflevering van de gorilla drek leerde Boston een belangrijke les: het is moeilijk te zeggen wanneer dingen leven, zelfs niet als een hele ploeg onderzoekers rondkruipt, monsters neemt en ze later in het laboratorium onderzoekt. Het is mogelijk dat wanneer we op Mars kijken, we geen organismen zullen vinden die passen bij onze vooroordelen. Detectietools die hier op aarde werken, zegt ze, werken daar misschien niet.

Zij en McKay hopen te putten uit hun ervaringen in Lechuguilla tijdens het ontwerpen van lopende missies naar Mars. Beiden hebben zelfs voorstellen in behandeling bij NASA voor de Mars Surveyor-missie van 2001. Door te kijken naar leven onder de grond op aarde, hopen we te bepalen of het redelijk is om ondergronds leven op Mars te zoeken, erachter te komen hoe diep we moeten kijken en of er fossiele resten zijn die we kunnen herkennen, zegt McKay.

We willen graag weten wat voor soort aanwijzingen deze bugs kunnen achterlaten, voegt Boston eraan toe. Als het leven op Mars zich terugtrok naar de ondergrond en vervolgens uitstierf, zou er nog steeds een verscheidenheid aan kenmerkende fossielen, geochemische sporen, veelbetekenende isotopische verschuivingen of karakteristieke verweringspatronen op het oppervlak van rotsen kunnen zijn. Het bestuderen van een gemeenschap in een grot die is uitgestorven en versteend raakt, kan ons helpen te weten waar we moeten zoeken in een radicaal andere omgeving.

De studies van Lechuguilla zouden licht kunnen werpen op andere vragen met betrekking tot het kleinste gesloten ecosysteem dat kan overleven. Sommigen beweren dat er een hele planeet voor nodig is om een ​​ecosysteem in stand te houden; anderen beweren dat je een levensvatbaar systeem in een fles kunt houden, zegt Boston. Het is een onbeantwoorde vraag die van toepassing is op de aarde of een andere planeet.

Hoewel ze nog steeds zwaar geïnvesteerd heeft in Mars en zichzelf soms zelfs een Marsbewoner noemt, erkent Boston dat het onderzoek in Lechuguilla van belang zal zijn voor de terrestrische biologie, onafhankelijk van buitenaardse zorgen. Mallory is het daarmee eens en zegt dat het grotonderzoek kan bijdragen aan ons begrip van waar het leven op deze planeet bestaat en hoe ver het naar beneden gaat.

Het Lechuguilla-werk kan ook een aantal praktische toepassingen hebben. Mallory heeft een bedrijf opgericht met de naam Biomes om de ziektebestrijdende capaciteiten van grotorganismen en hun bijproducten te testen. Sommige organismen lijken verbindingen te produceren die specifiek toxisch zijn voor bepaalde soorten borstkankercellen. Hij onderzoekt ook de antibacteriële, antivirale en schimmelwerende eigenschappen van andere verbindingen die uit de grot zijn afgeleid.

De verkenning van Lechuguilla verloopt ondertussen langzaam, gezien de moeilijkheden van ondergrondse navigatie, plus het feit dat de toegang tot de grot ernstig wordt beperkt door de National Park Service. De grot is gesloten voor bezoek, behalve voor onderzoek en onderhoud, en de parkdienst laat slechts een half dozijn onderzoeksteams per jaar binnen. Boston is blij dat ze een van de weinigen is die wordt toegelaten, en compenseert tot op zekere hoogte haar bezorgdheid dat mensen misschien nog een hele tijd geen voet op de Rode Planeet zullen zetten. Voorlopig troost ze zichzelf door te zeggen: Deze grot is mijn Mars.

zich verstoppen