Novi geokemijski dokazi pokazuju kako bakterije mogu ostaviti prepoznatljive izotopne potpise u mineralima sulfata, što bi jednoga dana moglo pomoći u pronalaženju znakova života na Crvenom planetu.
Minerali sulfata već desetljećima privlače pozornost znanstvenika jer zadržavaju tragove atmosferskog kisika. Stabilni su milijardama godina i zato funkcioniraju poput vremenske kapsule: bilježe uvjete u kojima su nastali na ranoj Zemlji, a možda i na Marsu.
Novo istraživanje tima geokemičara sa Sveučilišta Utah otkriva kako sulfati nastaju kada se pirit, poznat kao “budalino zlato”, oksidira u okolišima bogatim mikroorganizmima, u usporedbi s onima bez njih. Istraživači su svoj rad usmjerili na španjolsku rijeku Rio Tinto, koja protječe kroz rudarsko područje u Andaluziji, onečišćeno tisućljećima vađenja željeza i bakra.
Znanstveni rad pokazuje da ono što je danas ekološki problem može poslužiti kao prozor u prošlost, prirodni analog drevnog Marsova okoliša.
Mikrobi koji “dišu” željezo
Rijeka Rio Tinto poznata je po kiselim vodama bogatim sulfatima i bakterijama koje oksidiraju sumpor i željezo. Znanstvenici su analizirali omjere triju izotopa kisika (¹⁷O/¹⁶O i ¹⁸O/¹⁶O) kako bi otkrili koliki udio kisika u sulfatima potječe iz zraka, a koliki iz vode.
“Po prvi put smo izvan laboratorija, u prirodnom okolišu, dokazali da se izravna reakcija između kisika (O₂) i sumpora u piritu može održavati ako su uvjeti točno određeni”, kaže voditelj istraživanja Issaku Kohl, izvanredni profesor na Odsjeku za geologiju i geofiziku Sveučilišta Utah.
“Sada, kad znamo prepoznati takav geokemijski potpis, možemo tražiti slične tragove u stijenama, bilo na Zemlji ili na drugim planetima”, dodaje Kohl.
Ključnu ulogu ima bakterija Acidithiobacillus ferrooxidans, vjerojatno jedna od najstarijih mikrobnih loza na Zemlji, koja proizvodi energiju oksidacijom željeza i sumpora, procesima starijima od fotosinteze. U izrazito kiselim okolišima, poput onog u Rio Tintu, ta bakterija oksidira pirit tako da u sulfatima ostaje iznimno visok udio atmosferskog kisika, i do 90 posto.
Za razliku od laboratorijskih eksperimenata, gdje se taj signal brzo gubi, prirodni mikrobni sustav u Rio Tintu zadržava snažan atmosferski izotopni potpis. To znači da sulfati ne čuvaju samo podatke o klimi i kemiji okoliša, nego mogu nositi i prepoznatljiv “biopotpis”, trag drevne mikrobne aktivnosti.
Rio Tinto pomaže nam razumjeti Mars
Na Marsu su pronađeni brojni sulfati, osobito u evaporitima, stijenama koje su nastale isparavanjem drevnih voda. No način njihova nastanka i dalje je nepoznat.
“Najčešće prihvaćena hipoteza kaže da su sulfati nastali oksidacijom vulkanskog sumpor-dioksida (SO₂) u atmosferi”, objašnjava Kohl. “Ali takvi procesi ostavljaju karakteristične geokemijske potpise koji ukazuju na visoke temperature i, prema svemu sudeći, na odsutnost života.”
To ipak ne isključuje mogućnost da su lokalni okoliši s vrlo kiselim tekućinama mogli proizvoditi sulfate na spoju vode i stijene, na način sličan onome u Rio Tintu.
Studija nudi metodu za tumačenje izotopa kisika u uzorcima marsovskih minerala, ako ih buduće misije ikada donesu na Zemlju. NASA-ini roveri Curiosity i Perseverance već godinama skupljaju uzorke tla i stijena, pripremajući ih za povratak na Zemlju.
Ipak, Kohl upozorava da smo još daleko od konačnih dokaza o postojanju života na Marsu. “Da bi uzorak bio uvjerljiv, mora potjecati iz izrazito kiselog okoliša bogatog željezom (Fe²⁺), u kojem prevladava oksidacija pomoću kisika,” pojašnjava.
“Nikada se ne možemo potpuno osloboditi pretpostavki kad pokušavamo povezati zapise u stijenama s uvjetima koje poznajemo danas. Ako znamo udio atmosferskog kisika u sulfatima, možemo unatrag izračunati izotopni sastav O₂ koji je sudjelovao u njihovu nastanku”, kaže Kohl.
I dok čekamo da uzorci s Marsa stignu na Zemlju, ovi nalazi već otvaraju novo poglavlje u razumijevanju vlastitog planeta, vremena kada su prvi mikrobi počeli oblikovati biosferu, a kisik se tek počeo nakupljati u atmosferi.
