Microbiële brandstofcel zou niet-koolstofgebaseerd leven kunnen detecteren, zeggen natuurkundigen

Als er leven bestaat op andere planeten of manen in het zonnestelsel, wat voor soort experiment moeten we dan sturen om het te detecteren?

Dat blijkt een lastig probleem. In de jaren zeventig voerden NASA's Viking-sondes drie experimenten naar Mars uit die speciaal waren ontworpen om naar leven te zoeken. Tot ieders verbazing stuurden deze experimenten positieve resultaten terug.

Maar de vieringen werden al snel zuur toen wetenschappers besloten de resultaten buiten beschouwing te laten omdat ze niet door het leven waren veroorzaakt, maar door de sterk oxiderende omgeving op Mars. Het resultaat was een vals positief (hoewel niet iedereen het hier mee eens is).

Sindsdien heeft geen enkele sonde een experiment uitgevoerd om leven te detecteren. In plaats daarvan lag de nadruk op het verzamelen van bewijs over de omstandigheden waarin microbieel leven zou kunnen gedijen.

Vandaag suggereren Ximena Abrevaya en vrienden van de Universiteit van Buenos Aires in Argentinië een oplossing voor dit probleem. Ze zeggen dat een microbiële brandstofcel leven kan detecteren op een manier die volledig onafhankelijk is van zijn chemische samenstelling. De enige veronderstelling is dat de betreffende levensvorm chemische energie uit de omgeving moet halen en deze moet gebruiken om de levensprocessen aan te drijven, met andere woorden, dat hij moet metaboliseren.

Abrevaya en co hebben net zo'n brandstofcel getest waarvan ze zeggen dat ze de klus kunnen klaren. Hun apparaat bestaat uit een anode en een kathode gescheiden door een membraan waardoor protonen kunnen passeren. de anode is ingebed in het te onderzoeken medium, zoals Marsgrond.

Het idee is dat de metabolische processen, waar ze ook zijn geëvolueerd, afhankelijk moeten zijn van redoxreacties die elektronen en protonen genereren. De anode in de brandstofcel vangt de elektronen op die in dit proces worden gegenereerd, terwijl de protonen door het membraan gaan, waardoor het circuit wordt voltooid. Dus de hoeveelheid stroom die vloeit, is een directe indicator van de hoeveelheid aanwezig leven.

Het Argentijnse team testte het apparaat door de resultaten die het produceert van levendhoudende grond te vergelijken met dezelfde grond nadat het is gesteriliseerd. En ze hebben het gedaan met wezens die archaea, bacteriën en eukarya vertegenwoordigen, de drie domeinen van het leven.

Van bijzonder belang is de archea die ze hebben getest - Natrialba magadii, een micro-organisme geïsoleerd uit het Magadii-meer in Kenia dat overleeft in omstandigheden met extreem zoutgehalte, zoals die op Mars en andere plaatsen kunnen voorkomen.

Het team zegt dat de resultaten positief waren. Het vermogen en de stroomdichtheid waren veel hoger wanneer de anode was ingebed in bodemmonsters die leven bevatten in vergelijking met monsters die waren gesteriliseerd, zeggen ze.

Dat maakt microbiële brandstofcellen een interessante kandidaat voor exolife-experimenten. Een Mars-lander met een microbiële brandstofcel zou eenvoudig twee grondmonsters nemen, een ervan steriliseren door deze te verwarmen en vervolgens beide te testen.

Het coole aan deze benadering is dat het leven niet eens op koolstof gebaseerd hoeft te zijn. In tegenstelling tot de Viking-experimenten, vereist onze methodologie niet het bestaan ​​van een op koolstof gebaseerd leven, zeggen de Argentijnen

Wat het Argentijnse team in dit artikel niet bespreekt, zijn de omstandigheden die echter valse positieven kunnen geven. Het is mogelijk dat het verwarmen van een anders steriel grondmonster de chemie zou kunnen veranderen op een manier die de kracht die door de brandstofcel stroomt vermindert. Hoe u dit soort valse positieven kunt elimineren, zal meer werk vergen.

In de tussentijd is misschien de beste manier om bewijs van microbieel leven op andere planeten te vinden, door de samenstelling van de atmosfeer te bestuderen, zoals James Lovelock in de jaren zestig opmerkte. Zijn idee is dat in de loop van honderden miljoenen jaren elk micro-organisme de atmosfeer van zijn planeet zal veranderen.

Dit zou een atmosfeer moeten produceren met een onderscheidende chemische signatuur die ver buiten de gewone thermodynamische verwachtingen ligt. Dit is zeker waar op aarde: de zuurstof en het methaan in onze atmosfeer zijn een duidelijk teken van het leven dat het heeft voortgebracht.

Lovelock zegt dat zodra hij de eerste chemische analyses van de atmosfeer van Mars zag, waaruit bleek dat het 95% koolstofdioxide is, hij wist dat het niet door het leven kon zijn gecreëerd.

Wat betekent dat de beste plaats om een ​​exolife-experiment met microbiële brandstofcellen te testen ergens anders is. Titaan, iemand?

Referentie: arxiv.org/abs/1006.1585 : Microbiële brandstofcellen toegepast op de metabolische detectie van buitenaards leven

zich verstoppen