Tittar inuti jorden efter liv på Mars

Det är din typiska spelunking saga: du slingrar dig genom tunnlar som inte är bredare än en vattenmelon i diameter, och sedan rappellerar du över kanten av en 200 fot lång klippa in i ett tomrum så svart att du inte ens kan se dina fötter, än mindre bottenförutsättningen där är en botten. Om du överlever den prövningen måste du fortfarande ta dig över den hala sluttningen av Freakout Traverse eller den fruktade springan som kallas Great White Rift. En underjordisk rundtur genom Lechuguilla-grottan i New Mexico kan också innehålla andra höjdpunkter och lowlights: Misery Hole, Death Pit och Parallel Universe.

Vissa upptäcktsresande njuter av spänningen i att utforska en okänd, underjordisk vildmark. Andra finner tröst i tystnaden och mörkret i Amerikas djupaste grotta, som sträcker sig mer än 1 500 fot under ytan. Sedan finns det de som kommer och letar efter liv på Mars.

Den här historien var en del av vårt novembernummer 1997

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Liv på Mars? I själva verket, medan forskare utforskar den röda planeten via Mars Pathfinder och en serie av efterföljande NASA-uppdrag som planeras under det kommande decenniet, studerar andra forskare de mikrobiella livsformer som bebor denna enorma grotta i Carlsbad Caverns National Park, och utvärderar möjligheten att analoga varelser lurar under Mars yta. Detta arbete har stötts av NASA:s exobiologiprogram från en budget avsedd för studiet av jordlevande analoger till andra planeter. Vi omprövar den underjordiska miljön på Mars delvis för att underytan på jorden visar sig vara mycket rik, säger Penny Boston, biolog och NASA-konsult vid Complex Systems Research i Boulder, Colo. Faktum är att forskare hittar mikroorganismer nästan överallt de ser nära öppningar på botten av det djupa havet, inuti antarktiska stenar och vid olje- och gasborrplatser, tusentals fot under jorden.

Den grundläggande premissen för analogin med liv på Mars är så här: För tre till fyra miljarder år sedan var Mars en varmare och blötare plats, delvis på grund av en tjock atmosfär av koldioxid som värmde planeten genom växthuseffekten. Så småningom kombinerades denna koldioxid med vatten för att bilda kolsyra som i sin tur reagerade med stenar på ytan för att skapa karbonater som kalksten och dolomit. Denna process utarmade koldioxiden i atmosfären och lämnade ytan frusen och ogästvänlig utan att något flytande vatten fanns någonstans. Nu säger vi att om livet inte kunde ha överlevt på ytan, kanske det flyttade under jorden, förklarar Christopher McKay, en planetforskare vid NASA:s Ames Laboratory som har följt med Boston och andra på flera Lechuguilla-expeditioner.

Ingångsgropen till Lechuguilla-grottan upptäcktes 1914. Men det var inte förrän på 1950-talet som utredarna började misstänka att det kunde finnas en grotta någonstans under bråtehögen på botten av den här gropen. När murstensväggen så småningom bröts igenom 1986, tunnlade intrepid spelunkers in och började kartlägga mer än 90 miles av passager. Den fullständiga omfattningen av Lechuguilla är ännu inte känd, men Dale Pate från National Park Service i Carlsbad, N. Mex., är övertygad om att det finns mycket mer grotta där ute än vi vet om, möjligen 1 000 eller 2 000 miles värda.

Vissa kallar den för den vackraste grottan i världen, med lysande färger, orörda pooler och spektakulära mineralformationer som liknar blommor, kristaller, ljuskronor och koraller. Även om forskare kan uppskatta denna prakt, dras de till grottan främst för att det är den perfekta platsen att studera en praktiskt taget oförorenad underjordisk miljö. Vi gör vårt bästa för att begränsa påverkan eftersom vi inte vill kontaminera och förstöra det vi hoppas kunna studera, förklarar Boston. Vi letar efter exotiska organismer som är lätta att skilja från föroreningar som tas in av människor. Men om vi inte är försiktiga kan dessa föroreningar konkurrera ut inhemska organismer.

Lechuguilla, en värld för sig själv, har inga stora naturliga öppningar, vilket gör att väldigt lite luft eller vatten strömmar in utifrån. Grottan är också av geologiskt intresse på grund av dess rika svavelavlagringar. Olika mikroorganismer har hittats på jorden som hämtar energi från svavel, och liknande livsformer kan finnas på Mars, som både Viking- och Pathfinder-uppdragen har visat har en hög svavelhalt.

En mycket mångfaldig grupp av organismer lever i grottan, inklusive många bakteriestammar som vi aldrig sett förut, konstaterar Larry Mallory, en mikrobiolog vid University of Delawares Center for Marine Biotechnology, som har gjort upprepade besök i Lechuguilla sedan 1992. En fjärdedel mil ner kommer du in i en mikrobiell värld. Det finns inga flercelliga livsformer bortom den punkten utom för grottor.

Hittills har hundratals mikrobiella stammar hittats i grottan, varav huvuddelen tidigare är okända, säger Boston. I slutändan planerar hon och hennes kollega, University of New Mexico, biologen Diana Northup, att undersöka mikrobernas DNA för att jämföra det med DNA från kända mikrober. Vi försöker hitta de närmaste släktingarna till dessa stammar, ta reda på var de kom ifrån - jorden eller det gamla havet - och bestämma hur länge de har varit separerade från världen ovanför, säger Boston.

Forskarna hoppas också kunna fastställa vilken energikälla som driver detta sollösa ekosystem. Nyckeln är att hitta organismer som kan göra mat på kemisk väg, förklarar McKay. Mallory har identifierat en bakteriestam som oxiderar mangan, men han försöker fortfarande avgöra om varelserna faktiskt får energi från den processen. På efterföljande resor planerar han att söka efter järnoxiderande bakterier vid Rusticles, en järnformation i den nordöstra delen av grottan som ser ut som en rinnande isglass. Boston har också för avsikt att samla in fler prover i hopp om att fånga både järn- och svaveloxiderande organismer.

Att ta reda på vad dessa insekter äter är ett tufft problem, säger hon. De mest troliga matkällorna finns antingen i luften eller i klipporna. Om tillräcklig finansiering kan säkras hoppas hon och Northup kunna genomföra gaskromatografistudier av luften och göra helbergsanalyser för att se vad i bergväggen som är ätbart.

Boston har redan haft nära möten med några konstiga saker som växer i grottan, till exempel ett udda fluffigt material som kallas gorilla drek som håller fast vid de sönderfallande grottans väggar. Det känns som blött, grafit sockervadd, säger hon. När du lägger den mellan fingrarna vissnar den ner till ingenting. Forskarna fastställde så småningom att bakterier och svampar lever i ludd, men Boston misstänkte det från början: Det gav mig en ögoninfektion, som fick mig att tro att något växte där.

Gorilla drek-avsnittet lärde Boston en viktig läxa: Det är svårt att säga när saker är vid liv, även när en hel besättning av utredare kryper runt, tar prover och undersöker dem senare i labbet. Det är möjligt att när vi tittar på Mars hittar vi inte organismer som passar våra förutfattade meningar. Detekteringsverktyg som fungerar här på jorden, säger hon, kanske inte fungerar där.

Hon och McKay hoppas kunna dra nytta av sina erfarenheter i Lechuguilla medan de designar pågående uppdrag till Mars. Faktum är att båda har förslag som väntar hos NASA för 2001 års Mars Surveyor-uppdrag. Genom att titta på livet under jorden på jorden hoppas vi kunna avgöra om det är rimligt att leta efter liv under jorden på Mars, ta reda på hur djupt vi ska titta och se om det kan finnas fossila rester vi kan känna igen, säger McKay.

Vi skulle vilja veta vilken typ av ledtrådar dessa buggar kan lämna efter sig, tillägger Boston. Om livet på Mars drog sig tillbaka till ytan och sedan dog ut, kan det fortfarande finnas en mängd olika signaturer - faktiska fossiler, geokemiska spår, kontrollampa isotopförskjutningar eller karakteristiska vittringsmönster på stenarnas yta. Att studera ett samhälle i en grotta som dog ut och blir fossiliserad kan hjälpa oss att veta vad vi ska leta efter i en radikalt annorlunda miljö.

Studierna av Lechuguilla skulle kunna belysa andra frågor som rör det minsta slutna ekosystem som kan överleva. Vissa hävdar att det krävs en hel planet för att upprätthålla ett ekosystem; andra hävdar att du kan hålla ett fungerande system igång i en flaska, säger Boston. Det är en obesvarad fråga som är tillämplig på jorden eller vilken annan planet som helst.

Även om hon fortfarande är mycket investerad i Mars, och ibland kallar sig Marsian, erkänner Boston att forskningen vid Lechuguilla kommer att vara av intresse för markbiologi, oberoende av utomjordiska problem. Mallory håller med och säger att grottforskningen kan bidra till vår förståelse av var liv finns på denna planet och hur långt ner det går.

Lechuguilla-arbetet kan också ha ett antal praktiska tillämpningar. Mallory har grundat ett företag som heter Biomes för att testa sjukdomsbekämpningsförmågan hos grottorganismer och deras biprodukter. Vissa organismer verkar producera föreningar som är specifikt giftiga för vissa typer av bröstcancerceller. Han undersöker också de antibakteriella, antivirala och svampdödande egenskaperna hos andra föreningar som härrör från grottan.

Utforskningen av Lechuguilla, under tiden, går långsamt, med tanke på svårigheterna med underjordisk navigering, plus det faktum att tillträde till grottan är kraftigt begränsad av National Park Service. Grottan är stängd för besök förutom för forskning och underhåll, och parkservicen släpper bara in ett halvdussin forskarteam om året. Boston är glad över att vara bland de få medgivna, vilket till viss del väger upp hennes oro över att människor kanske inte sätter sin fot på den röda planeten på ganska länge. För nu tröstar hon sig själv med att säga: Den här grottan är min Mars.

Dölj