Uno studente di geologia dell'Università di Cincinnati sta aiutando la NASA a determinare se la vita è esistita su altri pianeti.

Il dottorando Andrew Gangidine sta lavorando con il professore di geologia della UC Andrew Czaja per sviluppare un marcatore per l'antica vita batterica su Marte. La ricerca potrebbe aiutare gli scienziati a mettere a tacere uno dei nostri misteri più fondamentali.

"Stiamo cercando di rispondere alla domanda:quanto è rara la vita nell'universo?" ha detto Gangidine.

Zaja, un assistente professore al McMicken College of Arts and Sciences della UC, fa parte di un comitato consultivo della NASA che deciderà dove su Marte inviare il prossimo rover telecomandato. Tra gli altri obiettivi, il rover cercherà le prove che una volta esisteva la vita sul pianeta rosso. Il comitato consultivo ha ristretto a tre l'elenco dei candidati per i siti di atterraggio e raccomanderà un finalista entro la fine dell'anno.

Nel frattempo, Gangidine sta studiando la vita microbica nelle sorgenti termali di silice per trovare un utile indicatore della vita su Marte. Negli ultimi due anni, ha condotto ricerche sul campo nei bacini dei geyser del Wyoming's Yellowstone National Park per esaminare quali elementi sono associati ai batteri che vivono in queste pozze geotermiche.

"Vogliamo rimanere obiettivi. Alcune persone pensano che ci debba essere vita su Marte, "Ha detto Gangidine. "Altri pensano che di certo non ci sia vita su Marte. E entrambe le parti hanno buone possibilità di avere ragione. Entrambi hanno argomenti validi. Ecco perché se andiamo lì e non vediamo niente, non sarà 'missione fallita'".

Gangidine ha presentato la sua ricerca il 25 aprile alla seconda conferenza internazionale Mars Sample Return a Berlino, Germania.

Oggi, sappiamo che la vita non può esistere su Marte, almeno non sulla sua superficie asciutta. La radiazione solare ha diviso la maggior parte della sua acqua superficiale nelle sue parti elementari quasi 3 miliardi di anni fa, quando il pianeta rosso ha perso il suo campo magnetico protettivo.

Ma gli scienziati stanno discutendo se la vita possa esistere da qualche parte nel sottosuolo profondo, tra sacche d'acqua intrappolate intorno ad aree geotermiche simili ai geyser di Yellowstone.

Trovare prove della vita su Marte è sorprendentemente complicato.

Se Marte ha mai sostenuto la vita, è possibile che sia stato spazzato via quando la maggior parte della sua atmosfera è svanita nel vento solare, ha detto Zaja.

Quindi gli scienziati della NASA devono essere preparati a cercare prove fossili di vita batterica risalenti a così lontano. Gangidine ha detto che la buona notizia è che fossili simili della prima vita batterica più di 3,5 miliardi di anni fa sono stati trovati sulla Terra. Questo lo rende ottimista sul fatto che se una vita simile fosse mai esistita su Marte, La NASA ha la possibilità di trovarne una documentazione fossile.

"Possiamo osservare la vita conservata in questi depositi di silice oggi. Abbiamo prove che ciò accada nel corso del tempo geologico, "Ha detto Gangidine. "Quello che stiamo cercando di fare è catturare la fossilizzazione mentre accade. Cosa succede ai microbi stessi? E cosa succede agli oligoelementi che pensiamo siano associati a loro mentre sono vivi?"

Per portare alla luce indizi sull'antica vita su Marte, i geologi guardano alle sorgenti termali come quelle che si trovano nel primo parco nazionale americano.

Gangidine e i suoi colleghi hanno bisogno di permessi per raccogliere campioni nell'entroterra del parco. Ma esplorare i bacini dei geyser può essere complicato e pericoloso. Un turista è morto nel 2017 dopo essere caduto in una delle pozze bollenti del bacino durante un'escursione fuori pista.

"Queste cose possono davvero strappare la carne dalle ossa, "Ha detto Gangidine. "Nella parte inferiore delle sorgenti termali che studiamo si vedono crani di bisonti e altri animali che hanno avuto la sfortuna di vagare troppo vicino".

Il team di Gangidine include un esperto ricercatore sul campo dell'entroterra, Jeff Havig, borsista post-dottorato alla UC, che ora lavora con l'Università del Minnesota. Si fanno strada con attenzione attraverso la caldera. Qualche volta, possono vedere dove lo zoccolo di un bisonte ha sfondato la crosta sottile per rivelare fango fumante.

Il lavoro di geologia li porta attraverso "paludi tremanti, " un sottile strato di torba ed erba che copre fango profondo e mutevole. Gangidine stava camminando a fianco di un collega in una di queste escursioni quando affondò sopra le ginocchia nel fango infido.

"Per fortuna, quel posto non era molto caldo. Ma stavo camminando a un metro da qualcun altro. Il terreno può davvero cambiare rapidamente, " ha detto. "Quando entriamo in queste impostazioni, dobbiamo stare molto attenti".

Acido bollente e fango simile alla lava non sono gli unici pericoli per i ricercatori nei bacini dei geyser. Devono anche fare attenzione a non passare troppo tempo intorno alle prese d'aria del vapore, che contengono una miscela di gas come anidride carbonica, idrogeno solforato e metano che possono asfissiare una persona nelle giuste condizioni.

L'U.S. Geological Survey ha documentato questo fenomeno nel 1888 in una parte del parco soprannominata "Death Gulch, " una depressione naturale tra due ripide colline dove i gas tossici sgorgano da Cache Creek. Il geologo dell'Università di Harvard T.A. Jaggar Jr. tornò nell'area nel 1899 e trovò sei orsi, un alce e vari piccoli animali che morirono apparentemente dopo aver ceduto ai fumi tossici.

Ma anche all'aria aperta, il gas che sale dal suolo può avere un effetto cumulativo, ha detto Gangidine.

"Queste sorgenti termali emettono molti gas che non vuoi respirare. Si legano all'emoglobina che trasporta l'ossigeno attraverso il tuo corpo. Respirandolo, ti stanchi molto, " ha detto Gangidine.

"Ecco perché cerchiamo di programmare un giorno fuori dal campo ogni tre giorni in cui lavoriamo sul campo. Se sei lì per quattro giorni, puoi davvero sentirti uno zombi. È davvero difficile pensare, difficile da spostare".

Come studente di biologia all'UC, Gangidine ha lavorato con il professore di biologia della UC Dennis Grogan per esaminare la vita microbica chiamata estremofili che vivono in luoghi ostili come le sorgenti calde acide o alcaline di Yellowstone. Ora come geologo, Gangidine sta studiando i fossili che queste robuste creature unicellulari lasciano dietro di sé.

"Le sorgenti termali producono depositi di silice che preservano la vita molto bene, " disse Gangidine. "Quando lasciato esposto sulla superficie di un pianeta, non cristallizza e non si trasforma. Quindi questi campioni dovrebbero essere relativamente ben conservati se li troviamo".

Nel laboratorio di geologia del professore Czaja della UC, Gangidine scruta attraverso un microscopio i vetrini che ha preparato da pezzi di silice di Yellowstone che ha preso da un geyser a cono di vapore montuoso.

I filamenti batterici dei campioni prelevati nella parte superiore del geyser sono pieni di colore. Ma i campioni più vecchi, alcuni forse migliaia di anni, sono incolori, anche se mantengono la loro forma. Quindi, per ulteriori indizi su questa forma di vita di base, La gangidina sottopone i campioni batterici all'analisi elementare utilizzando uno spettrometro di massa di ioni secondari. L'analisi rende gli elementi in colori vividi:gialli profondi, rossi e verdi che rappresentano cromo o gallio forse associati alla vita batterica.

Se Gangidine trova una correlazione tra le concentrazioni e le distribuzioni spaziali di particolari elementi e i batteri, potrebbe servire come una biofirma che gli scienziati possono usare per identificare la vita passata su Marte.

"Il motivo per cui abbiamo scelto il gallio è che non è noto per essere associato alla vita. Ma quando osserviamo i campioni di batteri fossilizzati, lo troviamo, quindi deve esserci qualcosa in corso, "Ha detto Gangidine. "I batteri immagazzinano preferenzialmente determinati elementi rispetto a quelli che troveresti altrove in queste rocce?"

Gangidine sta lavorando con ricercatori in Australia, sede di alcuni dei fossili più antichi del mondo, alcuni risalgono a 3,5 miliardi di anni.

"Se voglio creare una biofirma, Devo dimostrare che persiste nel tempo, "Ha detto Gangidine. "Esiste in questi campioni relativamente più giovani. Ma esiste in questi antichi campioni, pure? Sarà fondamentale capirlo".

Gangidine prevede anche di costruire una sorgente termale artificiale in un acquario da laboratorio utilizzando elementi simili trovati nei geyser. Introducendo una super-saturazione nell'acqua, la silice in eccesso precipiterà più o meno allo stesso modo in natura. Quindi può aggiungere tracce di sostanze chimiche associate alla vita e studiare cosa succede in un mondo in miniatura privo di vita.

"Per provare che abbiamo trovato una biofirma, dobbiamo dimostrare che la firma non avviene senza vita, " Egli ha detto.

"Gallium è quello che ci ha sorpreso, "Czaja ha detto. "È associato alla silice vicino ai batteri, ma non è nei batteri".

Come Gangidine, Czaja ha iniziato le sue scienze studiando biologia prima di intraprendere una carriera in paleontologia.

Il comitato consultivo della NASA di Czaja si riunirà in ottobre per decidere dove su Marte vorrebbero inviare il rover tra le tre destinazioni preferite. Il rover è provvisoriamente previsto per il lancio a luglio o agosto del 2020, arrivando su Marte circa sette mesi dopo.

"La NASA tende a voler andare in posti nuovi per spingere la frontiera. Ai geologi piace tornare negli stessi posti più e più volte per porre nuove domande, " Disse Zaja.

Il rover raccoglierà campioni in contenitori sigillati per essere rispediti sulla Terra in una missione successiva. Quindi potrebbero passare molti anni prima che geologi come Czaja e Gangidine sappiano se le loro intuizioni su dove sia meglio cercare la vita su Marte erano corrette.

Aiutare a formulare una domanda a cui potresti non vivere mai per vedere risposta è una delle attività più disinteressate della scienza, ha detto Zaja.

"Una cosa che mi piace di queste missioni della NASA è il pensiero e la pianificazione a lungo termine, " ha detto. "Le persone che lavorano su questi progetti ora potrebbero non vedere mai i risultati. Ma sono ancora disposti a impegnarsi perché è una domanda così affascinante".

La missione Mars 2020 non sarà un fallimento se gli scienziati non troveranno prove di vita. Al contrario, ha detto Gangidine.

"Se lo troviamo, possiamo dire che forse la vita non è così rara tra i pianeti, " disse Gangidine. "Ma se non troviamo la vita in luoghi che sarebbero i candidati più ideali e meglio conservati, allora forse la vita è piuttosto rara."

Ma se la NASA trova prove della vita su Marte, ciò potrebbe suggerire che accendere la vita da una zuppa primordiale non è poi così straordinario. E la prima domanda sarà come si confronta la vita su Marte con la vita sulla Terra, ha detto Zaja. C'era un antenato comune?

"Forse siamo tutti marziani, " Disse Zaja.

Qualsiasi affermazione sull'esistenza o assenza di vita su Marte sarà soggetta a controllo e scetticismo in tutto il mondo. Czaja ha affermato che i ricercatori devono essere preparati a fornire una vasta gamma di prove per rafforzare le loro scoperte.

"Non è abbastanza per trovare qualcosa che assomigli a una cellula batterica, "Czaja ha detto. "Ci sono cose non biologiche che potrebbero sembrare così. Ma se hai una cascata di tratti, questo e questo e questo sommati insieme, è difficile spiegarlo in altro modo se non per la vita".