Rez, která by mohla odhalit mimozemský život

Železo rezaví. Na Zemi tato běžná chemická reakce často signalizuje přítomnost něčeho mnohem zajímavějšího než jen korozi kovu, například živých mikroorganismů, které se živí manipulací s atomy železa. Vědci nyní tvrdí, že tito mikrobiální tvůrci rzi by mohli poskytnout jedny z nejslibnějších biosignatur pro detekci života na Marsu a ledových měsících ve vnější oblasti Sluneční soustavy.

Laura Tenelanda-Osorio a její kolegové z University of Tübingen v Německu sestavili komplexní přehled o tom, jak bakterie metabolizující železo zanechávají charakteristické „otisky prstů“ v horninách a minerálech a proč jsou tyto signatury důležité pro astrobiologii. Výzkum publikovaný v Earth-Science Reviews propojuje desetiletí pozemské mikrobiologie s praktickými výzvami hledání života mimo Zemi.

Železo patří mezi nejhojnější prvky ve Sluneční soustavě a mikroorganismy na Zemi si vyvinuly pozoruhodně rozmanité způsoby, jak ho využívat. Některé bakterie oxidují železo za účelem výroby energie, v podstatě „dýchají“ železo stejně jako lidé dýchají kyslík. Jiné redukují železo a používají ho jako konečný akceptor elektronů ve svém metabolismu. Tyto procesy neprobíhají izolovaně. Mikroby metabolizující železo propojují svůj vybraný prvek s cykly uhlíku a dusíku, přičemž transformaci železa spojují s fixací oxidu uhličitého, degradací organické hmoty a dokonce i fotosyntézou.

Vedlejší produkty těchto mikrobiálních reakcí vytvářejí to, co vědci nazývají biogenní minerály oxyhydroxidu železa. Nejedná se o nenápadné stopy. Organismy, které prosperují v prostředí s neutrálním pH a oxidují železo, vytvářejí charakteristické struktury, jako jsou zkroucené stonky, trubkovité pochvy a vláknité sítě minerálů železa smíchaných s organickými sloučeninami. Minerály se při práci bakterií srážejí a vytvářejí rezavé usazeniny, které mohou v geologickém záznamu přetrvávat miliardy let.

Tato trvanlivost činí biosignatury železa obzvláště atraktivními pro planetární průzkum. Na rozdíl od křehkých organických molekul, které se rozkládají vlivem záření a agresivní chemie, mineralizované struktury železa mohou přežít. Vědci identifikovali tyto biosignatury v prostředích od hydrotermálních průduchů na oceánském dně až po suchozemské půdy, od kyselé důlní kanalizace až po neutrální sladkovodní prameny. Všude, kde se kapalná voda dostane do kontaktu s horninami obsahujícími železo, se obvykle usazují bakterie metabolizující železo.

Mars představuje zřejmý cíl. Charakteristická červená barva planety pochází z oxidovaného železa v povrchovém prachu a horninách. Starověký Mars hostil kapalnou vodu a kosmické sondy zdokumentovaly minerály bohaté na železo v celém geologickém záznamu. Pokud by se na Marsu někdy vyvinul mikrobiální život, metabolismus železa by poskytoval dostupný zdroj energie. Minerály, které tyto hypotetické organismy produkovaly, by mohly stále existovat, uzamčené ve starověkých sedimentech a čekat na objevení rovery vybavenými správnými přístroji.

Ledové měsíce Europa a Enceladus nabízejí odlišné, ale stejně lákavé možnosti. Oba ukrývají podpovrchové oceány pod zmrzlými ledovými skořápkami. Oceán na Europě se pravděpodobně dotýká skalnatého mořského dna, kde by interakce vody a hornin uvolňovaly rozpuštěné železo. Enceladus aktivně vypouští oceánský materiál prostřednictvím ledových gejzírů na svém jižním pólu. Koncepty mise navrhují odběr vzorků z těchto gejzírů nebo přistání v blízkosti průduchů a analýzu vyvržených částic na přítomnost železitých minerálů, které by mohly prozrazovat biologický původ.

Studie zdůrazňuje, že rozpoznání biogenních železitých minerálů vyžaduje pochopení toho, jak vznikají, jaké textury vytvářejí a jak se liší od abiotických železitých sraženin. Plánovači misí musí vybavit kosmické sondy přístroji schopnými detekovat nejen železité minerály obecně, ale i specifické morfologické a chemické charakteristiky, které odlišují biologii od geologie.

V sázce je hodně. Nález železitých biosignatur na jiném světě by nejen potvrdil existenci života jinde, ale také by odhalil, že stejná základní chemie, která podporuje hlubokou biosféru Země, funguje v celé Sluneční soustavě.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/the-rust-that-could-reveal-alien-life a https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001282522500279X

autor: František Martinek