Spännande nya bevis har föreslagit att det kan finnas en salt sjö under en glaciär på Mars. Även om saltlösning vid minusgrader inte låter som den mest gästvänliga miljön, det är svårt att motstå att fundera på om organiskt liv skulle kunna överleva – eller till och med försörja sig – där.

Men vilken typ av livsform kan det vara? Eftersom Mars en gång var en mycket mer vattnig plats, den kan verkligen hysa någon gammal livsform – antingen fossiliserad eller levande. Det är också möjligt att mikrober från jorden av misstag har förorenat planeten under tidigare rymdutforskningsuppdrag, och inte osannolikt att de nu vistas i sjön.

Det är dock osannolikt att vi hittar större djur i sjön. Det finns några insekter, fiskar och andra organismer på jorden som kan leva vid minusgrader. Mars, dock, saknar de näringsnät som behövs för att upprätthålla högre organismer. Däremot många mikroorganismer är kapabla att leva i fientliga miljöer även när inga andra organismer är närvarande.

Vi vet från forskning på jorden att många mikrober kan överleva i saltlake. En nyligen genomförd studie visade att samhällen av sådana "halofila mikrober", organismer anpassade att leva vid höga saltnivåer, är mångsidiga och rika på biomassa – även när de är mättade med natriumklorid (bordssalt).

Många markbundna halofiler är tuffa – mycket toleranta mot ultraviolett ljus och låga temperaturer. Vissa är kapabla till cellandning i frånvaro av syre. Vissa halofila mikrober – inklusive svampen Aspergillus penicillioides , bakterien Halanaerobium och metanproducerande organismer som kallas archaea – kanske kan överleva i en saltlake från mars.

Låg temperatur

Det främsta hindret för liv är sannolikt den oöverkomligt låga temperaturen (cirka -70ºC). Ändå är temperaturerna som upplevs på Mars faktiskt mindre kalla än de som används i frysar på jorden för att bevara mikrobiella celler eller annat biologiskt material i ett vilande men livskraftigt tillstånd (-70ºC till -80ºC). Vad mer, vissa salter kan faktiskt hindra saltlösningar från att frysa även vid så låga temperaturer som förväntas i Marssjön. Det är därför utom tvivel att vissa mikrobiella system skulle kunna bevaras (och förmodligen överleva) på Mars.

Verkligen, vi vet att mikrober kan överleva långa perioder i vilande tillstånd – även utan flytande vatten. Vi är fortfarande inte säkra på hur länge, men förmodligen tusentals år och kanske mycket längre. Växter och djur som rundmaskar – som är mer känsliga för skador än vissa mikrober – har återupplivats från permafrost efter att ha legat frysta i cirka 30, 000 till 42, 000 år på jorden.

Mikrober har också utvunnits från vätskor inuti gamla saltkristaller. Och fossiliserade celler från några av de första livet på jorden har bevarats i gamla stenar – inklusive de som är associerade med salter.

Typer av salt

Vad som är svårare att visa är att celler kan vara aktiva under marsförhållanden. Flytande vatten är viktigt för mikrobiell funktion, och vattenmassor på jorden som stödjer cellpopulationer kan variera enormt i skala – från hav eller sjöar till tunna filmer av vattenmolekyler som är osynliga för blotta ögat.

Salt hjälper till att avgöra om mikrobiell aktivitet kan ske i vattnet. Andelen vattenmolekyler i en lösning kallas den relativa molfraktionen av vatten – även kallad "vattenaktivitet". Denna parameter kan diktera om livet är rimligt vid en specifik plats och tidpunkt. Alla mikroorganismer har ett optimalt värde för vattenaktivitet, och ett minimivärde vid vilket deras metaboliska aktivitet upphör (detta varierar mycket, beroende på mikroben och miljöförhållanden).

De typer av salt och näringsämnen som är lösta i vatten påverkar vattenaktiviteten. Vissa lösta material både späder ut vattenmolekyler och håller fast vid dem via kemiska bindningar, ibland förhindrar celler att komma åt dem. Den kemiska naturen hos lösta föreningar kan därför avgöra om proteiner, Membran och andra system som livet är beroende av behåller tillräcklig stabilitet och flexibilitet för att förbli intakta och funktionella.

Medan saltlösningar som domineras av natriumklorid är de överlägset vanligast förekommande på jorden, sulfatsalter var vanliga på forntida Mars, och är fortfarande vanliga idag. Men vi kan inte vara säkra på om det är den här typen av salt som finns i sjön på Mars. Om det är, det kan vara dåliga nyheter för mikrober. En studie har funnit att saltlösningar som innehåller sulfatsalter faktiskt kan ha en högre jonstyrka (ett mått på elektrisk laddning av en saltlösning) än de som finns på jorden, vilket kan göra dem mindre beboeliga. Den exakta mekanismen bakom detta, dock, förblir oklart.

Andra sorters salt, inklusive magnesiumklorid och perklorater, öka flexibiliteten hos biologiska molekyler vid minusgrader och på så sätt öka cellulär metabolism. Sådana salter, som är kända som "kaotropiska", kan möjliggöra tillväxt av mikrober vid mycket lägre temperaturer än vanligt. Förekomsten av andra organiska ämnen som är kaotropa – inklusive glycerol, alkoholer och fruktos – kan också öka cellmetabolismen under [fientliga förhållanden], till exempel vid låg temperatur eller låg vattenaktivitet.

Så saltlösningar är komplexa och, medan vi vet mycket om de biofysiska gränserna för liv på jorden, lite är känt om stressbiologin hos den överväldigande majoriteten av terrestra mikrober. Om en subglacial salt sjö på Mars bekräftas, vi måste först fastställa vilka salter som finns där för att veta mer om konsekvenserna för cellulärt liv.

Konserveringskammare?

Så från vad vi vet om livet på jorden, låg vattenaktivitet, salter, kaotropiska förhållanden och temperaturer runt -70ºC kan var och en verka för att bevara liv. Men att vara bevarad är inte precis detsamma som att vara vid liv. De kända gränserna för tillväxt på jorden ligger i intervallet -15ºC till -20ºC för de mest motståndskraftiga mikrobiella arterna. Gränserna för cellulär metabolism ligger någonstans i intervallet -20ºC till -40ºC. Det betyder att det hittills inte finns någon jordbunden mikrob som kan behålla cellulär funktion under de förhållanden som vanligtvis förekommer på Mars.

Om terrestra mikrober verkligen finns i marsmiljön, de kan mycket väl vara vid liv men ändå inaktiva, och kommer sannolikt att ha potential att återuppta aktiviteten när den lokala temperaturen ökar till en biologiskt tillåtande nivå. Och när det väl finns aktivt liv på Mars, det är logiskt att anta att det också kommer att ske en utveckling av det livet.

En subglacial salthaltig Marssjö är, i verkligheten, mer sannolikt att fungera som en konserveringskammare än en vagga för livet. Ändå, det är fortfarande extremt spännande nyheter – vilket gör sjön till ett perfekt mål för framtida rymduppdrag för att leta efter tecken på forntida liv.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.