(Phys.org)—Nel 1976, due lander vichinghi sono diventati la prima navicella spaziale statunitense dalla Terra ad atterrare su Marte. Scattarono le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta, ha censito le caratteristiche geografiche del pianeta, e analizzato la composizione geologica dell'atmosfera e della superficie. Forse la cosa più intrigante, hanno anche eseguito esperimenti che hanno cercato segni di vita microbica nel suolo marziano.

Globale, questi esperimenti di rilevamento della vita hanno prodotto risultati sorprendenti e contraddittori. Un esperimento, l'esperimento Labeled Release (LR), hanno mostrato che il suolo marziano è risultato positivo al metabolismo, segno che, sulla terra, quasi certamente suggerirebbe la presenza della vita. Però, un esperimento correlato non ha trovato traccia di materiale organico, suggerendo l'assenza di vita. Senza sostanze organiche, cosa potrebbe essere, o sembra essere, metabolizzando?

Nei quarant'anni trascorsi da questi esperimenti, gli scienziati non sono stati in grado di conciliare i risultati contrastanti, e il consenso generale è che i lander vichinghi non hanno trovato prove conclusive della vita su Marte. Però, una piccola minoranza di scienziati sostiene che i risultati del Viking siano stati positivi per la vita su Marte.

Un importante sostenitore di questa visione è Gilbert Levin, Sperimentatore dell'esperimento Viking LR. All'inizio, Levin pensava che i risultati LR non fossero chiari, e affermò semplicemente che i risultati erano coerenti con la biologia. Però, nel 1997, dopo molti anni di ulteriori esperimenti sulla Terra, insieme a nuove scoperte su Marte (che la NASA ha ora dichiarato "abitabile"), e la scoperta di microrganismi che vivono in condizioni sulla Terra così gravi come quelle su Marte, lui e il suo co-sperimentatore vichingo, Dott.ssa Patricia A. Straat, hanno sostenuto che i risultati di Marte sono meglio spiegati dagli organismi viventi.

Recentemente, Levin e Straat hanno pubblicato un pezzo in prospettiva sulla rivista Astrobiologia in cui riconsiderano i risultati dell'esperimento Viking LR alla luce delle recenti scoperte su Marte e delle recenti proposte di sostanze inorganiche che possono imitare i processi simili al metabolismo osservati. Sostengono che nessuna delle sostanze abiotiche proposte spieghi sufficientemente i risultati del Viking, e che i microbi marziani dovrebbero ancora essere considerati come la migliore spiegazione dei risultati.

Come ha funzionato l'esperimento di rilascio etichettato

Nell'esperimento LR, entrambi i lander Viking 1 e Viking 2 hanno raccolto campioni di suolo marziano, li ha iniettati con una goccia di soluzione nutritiva diluita, e quindi monitorato l'aria sopra il suolo per segni di sottoprodotti metabolici. Poiché i nutrienti sono stati etichettati con carbonio 14 radioattivo, se i microrganismi nel terreno metabolizzano i nutrienti, ci si aspetterebbe che producano sottoprodotti radioattivi, come l'anidride carbonica radioattiva o il metano.

Prima di lanciare la navicella spaziale Viking, i ricercatori hanno testato il protocollo sperimentale su un'ampia varietà di suoli terrestri provenienti da ambienti difficili, dalla Valle della Morte all'Antartide. In ogni caso, gli esperimenti sono risultati positivi per la vita. Poi come controllo, i ricercatori hanno riscaldato i campioni a 160 ° C per uccidere tutte le forme di vita, e poi riprovato. In ogni caso, gli esperimenti ora sono risultati negativi. Per confermare ulteriormente che la procedura sperimentale non produrrebbe falsi positivi, i ricercatori lo hanno testato su terreni noti per essere sterili, come quelli della Luna e dell'isola vulcanica di Surtsey vicino all'Islanda, che ha prodotto risultati negativi come previsto.

Una volta su Marte, l'esperimento LR è stato eseguito dopo che l'esperimento alla ricerca di molecole organiche è uscito a mani vuote. Quindi è stata una sorpresa quando entrambi i lander vichinghi, situato 4, 000 miglia di distanza, terreno raccolto che è risultato positivo al metabolismo. Per escludere la possibilità che la forte radiazione ultravioletta su Marte possa causare risultati positivi, i lander raccolsero terreno sepolto sotto una roccia, che è risultato nuovamente positivo. Anche i test di controllo hanno funzionato, con il controllo di sterilizzazione a 160 °C che ha dato risultati negativi.

Inoltre, sembrava che qualunque cosa stesse metabolizzando fosse relativamente fragile, poiché l'attività metabolica era significativamente ridotta quando si riscaldava il campione a 50 °C, e completamente assente quando si conserva il terreno al buio per due mesi a 10 °C. Levin e Straat credono che questi risultati forniscano alcune delle prove più forti che il suolo contenesse la vita marziana.

Candidati non biologici

Fin dagli esperimenti LR, i ricercatori hanno cercato altri tipi di sostanze chimiche non biologiche che potrebbero produrre risultati identici.

Nel loro nuovo documento, Levin e Straat esaminano alcune di queste proposte. Un possibile candidato è formato, che è un componente dell'acido formico che si trova naturalmente sulla Terra. Un esperimento di tipo LR del 2003 ha rilevato che il formiato in un campione di terreno del deserto di Atacama in Sud America ha prodotto un risultato positivo, anche se il terreno non conteneva praticamente microrganismi. Però, lo studio non includeva un controllo di sterilizzazione, ed è probabile che la concentrazione di formiato nel deserto di Atacama sia molto più alta di quella su Marte.

Un altro potenziale candidato è il perclorato o uno dei suoi prodotti di degradazione. Nel 2009, la missione Phoenix su Marte ha rilevato perclorati nel suolo marziano. Sebbene i perclorati possano dare un risultato positivo perché producono gas quando interagiscono con alcuni amminoacidi, non si decompongono a 160 °C, e così continuerebbero a dare risultati positivi dopo il controllo di sterilizzazione.

Uno studio del 2013 ha proposto che i raggi cosmici e la radiazione solare possono causare la scomposizione del perclorato in ipoclorito, che produrrebbe risultati positivi e, a differenza del perclorato, viene distrutto riscaldando a 160 °C. Per queste ragioni, l'ipoclorito è probabilmente il miglior candidato finora per spiegare i risultati LR.

Tuttavia, Levin e Straat notano che l'ipoclorito non è stato ancora testato a 50 °C (la temperatura alla quale l'attività del suolo marziano era significativamente ridotta) o dopo una conservazione a lungo termine al buio (che ha prodotto un risultato negativo per i campioni marziani) . Quindi a questo punto, nessun agente non biologico ha soddisfatto tutti i risultati LR.

Candidati biologici

Oggi i ricercatori sanno molto di più su Marte rispetto a 40 anni fa. Una delle più grandi scoperte è arrivata nel 2014, quando il rover Curiosity del Mars Science Laboratory ha rilevato per la prima volta la presenza di molecole organiche su Marte.

Negli ultimi due anni, Il laboratorio Sample Analysis at Mars (SAM) di bordo di Curiosity ha rilevato metano, idrocarburi clorurati, e altre molecole organiche. I ricercatori sospettano che queste sostanze organiche possano essersi formate su Marte o essere state trasportate lì da meteoriti.

La scoperta di materia organica su Marte solleva la questione del perché l'esperimento Viking non abbia rilevato materia organica nel 1976. Come spiega Levin, ci sono molteplici ragioni che potrebbero spiegare perché i risultati di Viking sono stati negativi.

"Molto tempo fa abbiamo evidenziato i problemi con il Viking GCMS (gascromatografo-spettrometro di massa), " disse Levin. "Anche il suo sperimentatore, Dott. Klaus Biemann, ha spesso sottolineato che il GCMS non era un esperimento di rilevamento della vita. Richiedeva almeno un milione di cellule microbiche per rilevare qualsiasi materia organica. Inoltre, lo strumento aveva spesso fallito quando testato sulla Terra. Dopo, è stato affermato che il perclorato nel terreno ha distrutto la materia organica. Però, Lo considero con cautela poiché non ci sono prove di perclorato nei siti vichinghi".

Alla luce delle recenti scoperte, Levin e Straat credono che sia importante riconsiderare i risultati LR come di origine biologica. Altri ricercatori che supportano questa visione hanno proposto che la vita marziana potrebbe assumere la forma di metanogeni (microrganismi che producono metano come sottoprodotto), alofili (che possono tollerare elevate concentrazioni di sale, radiazioni gravi e basse concentrazioni di ossigeno), o qualche tipo di microrganismo "criptobiotico" che rimane dormiente fino a quando non viene riattivato, ad esempio da una soluzione nutritiva come quella dell'esperimento LR.

Sfide editoriali

Pubblicare un articolo sulla vita su Marte è stato molto diverso dalla pubblicazione di studi più tipici (nel corso degli anni, La ricerca di Levin ha incluso dolcificanti ipocalorici, farmaci, pesticidi più sicuri, e processi di trattamento delle acque reflue, tra gli altri). Ci sono voluti quasi 20 anni perché Levin e Straat pubblicassero un articolo sottoposto a revisione paritaria sulla loro interpretazione dei risultati di Viking LR.

"Da quando ho concluso per la prima volta che la LR aveva rilevato la vita (nel 1997), importanti riviste giurate avevano rifiutato le nostre pubblicazioni, "Levin ha detto Phys.org . "Io e il mio co-sperimentatore, Dott.ssa Patricia Ann Straat, poi pubblicato principalmente nella sezione di astrobiologia degli Atti SPIE, dopo aver presentato gli elaborati ai convegni annuali dello SPIE. Sebbene questi fossero documenti invitati, sono stati in gran parte ignorati dalla maggior parte degli astrobiologi nelle loro pubblicazioni." Questi documenti sono disponibili su gillevin.com.

"A una riunione dell'Agenzia spaziale canadese, Ho incontrato la dottoressa Sherry Cady, l'editore di Astrobiologia . Mi ha invitato a presentare un documento per la revisione tra pari. L'ho fatto ed è stato prontamente rimbalzato, nemmeno inviato per la revisione a causa della sua richiesta di vita.

"Pat e io abbiamo deciso che avremmo prodotto un documento che avrebbe resistito al massimo controllo scientifico. Ci sono voluti anni di innumerevoli interpretazioni e conformità o spiegazione per una miriade di commenti dei revisori, ma abbiamo insistito finché non ci siamo sbarazzati di ogni commento avverso. Così, riteniamo che questa pubblicazione sia piuttosto significativa in quanto è stata ripulita in modo così accurato che i punti rimanenti sono saldamente stabiliti.

"Puoi non essere d'accordo con la conclusione, ma non puoi denigrare i passi che vi conducono. Puoi solo dire che i passaggi sono insufficienti. Ma, a noi, che sembra una tenue difesa, poiché nessuno confuterebbe questi risultati se fossero stati ottenuti sulla Terra."

Prospettive future

Per Levin e Straat, uno dei motivi più importanti per considerare l'esistenza della vita su Marte è di tipo pratico che potrebbe influenzare la ricerca futura.

"Sembra prudente che la comunità scientifica mantenga la biologia come una valida spiegazione dei risultati sperimentali di LR, " scrivono nel loro articolo. "Sembra inevitabile che gli astronauti alla fine esploreranno Marte. Nell'interesse della loro salute e sicurezza, la biologia dovrebbe essere tenuta in prima linea nelle possibili spiegazioni per i risultati LR".

Andando avanti, Levin e Straat propongono che esperimenti attentamente progettati possono aiutare a rispondere alla domanda sull'esistenza della vita su Marte. In particolare, Gli esperimenti di tipo LR che testano la preferenza chirale potrebbero dire se la sostanza metabolizzante è biologica o chimica, poiché solo gli agenti biologici possono distinguere tra isomeri sinistro e destro. Gli scienziati sottolineano anche l'importanza della continua ricerca di molecole organiche, specialmente quelli con significato biologico come gli amminoacidi, carboidrati semplici, lipidi, proteine, e DNA. Esperimenti futuri potrebbero anche fornire la possibilità di esaminare il suolo marziano al microscopio.

Nonostante le prospettive positive, Levin e Straat notano che tutti gli esperimenti futuri avranno un inevitabile svantaggio:il potenziale di contaminazione da parte dei precedenti lander. A questo proposito, i lander vichinghi erano unici in quanto erano l'unico esperimento di rilevamento della vita marziano incontaminato che avremo mai.

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