לפני מיליארדי שנים, האטמוספירה של כדור הארץ הייתה שונה בהרבה ממה שהיא היום. בעוד שהאטמוספירה הנוכחית שלנו היא מאזן עדין של גז חנקן, חמצן וגזי קורט, האטמוספירה הקדמונית הייתה תוצאה של יציאת גזים געשית - מורכבת בעיקר מפחמן דו חמצני, מתאן, אמוניה וכימיקלים קשים אחרים. מבחינה זו, לאטמוספירה העתיקה של כוכב הלכת שלנו יש משהו משותף עם האטמוספירה הנוכחית של מאדים.
מסיבה זו, יש חוקרים שחושבים שהחדרת חיידקים פוטוסינתטיים, שעזרו להסתיר את האטמוספירה של כדור הארץ למה שהיא היום, יכולה לשמש כדי להפוך את מאדים מתישהו. לפי א מחקר חדש על ידי צוות בינלאומי של מדענים, נראה כי ציאנובקטריה יכולה לבצע פוטוסינתזה בתנאי תאורה חלשה. לתוצאות המחקר הזה עשויות להיות השלכות דרסטיות על מאדים, שבו תנאי תאורה חלשים שכיחים.
המחקר, שכותרתו ' פוטוכימיה מעבר לגבול האדום במערכות צילום המכילות כלורופיל f ', הופיע ביומןמַדָע.את המחקר הוביל דניס ג'יי נירנברג מהמחלקה למדעי החיים באימפריאל קולג', לונדון, וכלל חברים מהמחלקה למדעי החיים. בית הספר למחקר לכימיה, ANU , ה מועצת המחקר הלאומית , אוניברסיטת קווין מרי בלונדון , וה המכון לביולוגיה אינטגרטיבית של התא .
Cyanobacteria Spirulina קרדיט: cyanoknights.bio
ציאנובקטריות הן חלק מהאורגניזמים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ, עם עדויות מאובנים המצביעות על קיומם כבר בעידן הארכאים (לפני כ-3.5 מיליארד שנים). במהלך תקופה זו, הם מילאו תפקיד חיוני בהמרת ה-CO² השופע באטמוספירה לגז חמצן, שבסופו של דבר הוליד אוזון (O³) שעזר להגן על כדור הארץ מקרינת שמש מזיקה.
הפוטוכימיה המשמשת את החיידקים הללו דומה למה שהצמחים והעצים - שהתפתחו לאחר מכן - מסתמכים עליה כיום. התהליך מסתכם באור אדום, אותו סופגים צמחים, תוך החזרת אורות ירוקים הודות לתכולת הכלורופיל שלהם. ככל שהסביבה חשוכה יותר, כך צמחי אנרגיה מסוגלים לספוח פחות, וכך להמיר לאנרגיה כימית.
למען המחקר שלהם, הצוות בראשות נירנברג ביקש לחקור עד כמה סביבה יכולה להיות חשוכה לפני שהפוטוסינתזה הופכת לבלתי אפשרית. שימוש במין חיידקים המכונהChroococcidiopsis thermalis(C. thermalis), הם חשפו דגימות של ציאנובקטריות לאור נמוך כדי לגלות מהם אורכי הגל הנמוכים ביותר שהם יכלו לספוג.
מחקרים קודמים העלו כי הגבול התחתון להתרחשות הפוטוכימיה היה אורך גל אור של 700 ננומטר - המכונה 'הגבול האדום'. עם זאת, הצוות מצא את זהC. thermalisהמשיך לבצע פוטוסינתזה באורכי גל של עד 750 ננומטר. המפתח, לפי הצוות, טמון בנוכחותם של כלורופילים באורך גל ארוך שלא זוהו בעבר, שהחוקרים עקבו אחריהםC. thermalisגנום.
החוקרים עקבו אחר מקורם של הכלורופילים הללו ל-C. thermalisהגנום, אותו הם איתרו בצביר גנים ספציפי הנפוץ במינים רבים של ציאנובקטריה. זה מצביע על כך שהיכולת לעבור את הגבול האדום היא למעשה די נפוצה, שיש לה השלכות רבות. ראשית, הממצאים מצביעים על כך שגבולות הפוטוסינתזה גדולים מכפי שחשבו בעבר.
מצד שני, ממצאים אלה מצביעים על כך שאורגניזמים מסוימים יכולים לתפקד תוך שימוש בפחות דלק, שאליו מתייחסים החוקרים כ'מערכת צילום חסרת תקדים באנרגיה נמוכה'. עבור קראוש ועמיתיו, מערכת הצילום הזו עשויה להיות הגל הראשון במאמץ לעצב את מאדים. לצד מאמצים לעבות את האווירה ולחמם את הסביבה, הכנסתC. thermalisוצמחים יבשתיים יכולים לאט לאט להפוך את מאדים למתאים למגורי אדם.
כפי שהסביר קראוש בא ראיון אחרון עם קוסמוס:
'זה אולי נשמע כמו מדע בדיוני, אבל סוכנויות חלל וחברות פרטיות ברחבי העולם מנסות באופן פעיל להפוך את השאיפה הזו למציאות בעתיד הלא רחוק. באופן תיאורטי ניתן לרתום את הפוטוסינתזה עם סוגים אלה של אורגניזמים כדי ליצור אוויר לבני אדם לנשום על מאדים. אורגניזמים מותאמים לתאורה נמוכה, כמו הציאנובקטריה שחקרנו, יכולים לצמוח מתחת לסלעים ועלולים לשרוד את התנאים הקשים על הפלנטה האדומה'.
רעיון האמן של אסטרונאוט מאדים העומד מחוץ לבית הגידול של מאדים אחד. קרדיט: בריאן ורסטיג/מארס וואן
מבחינה זו מצטרפות לקראוש ועמיתיו קבוצות כמו ה CyanoKnights – צוות של סטודנטים ומדענים מתנדבים מהאוניברסיטה למדע שימושי ומהאוניברסיטה הטכנית בדרמשטאדט, גרמניה. בדומה לצוות של קראוש, CyanoKnights שרוצים לזרוע ציאנובקטריה במאדים כדי להפעיל טרנספורמציה אקולוגית, ובכך לסלול את הדרך לקולוניזציה.
רעיון זה הוגש במסגרת תחרות אוניברסיטת Mars One , שהתקיים בקיץ 2014. מה שכן, היו ממצאי מחקר עדכניים המעידים על כך שאורגניזמים הדומים לציאנובקטריה עשויים כבר להתקיים בכוכבי לכת אחרים. אם המחקר האחרון הזה נכון, זה אומר שאורגניזמים כאלה יכולים לשרוד בתנאי תאורה חלשה, מה שאומר שאסטרונומים יכולים להרחיב את החיפוש שלהם אחר חיים פוטנציאליים למקומות אחרים ביקום.
מהצעת האמצעים לבני אדם לבצע טרפורמציה בתנאים מגבילים יותר ועד סיוע בחיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ, למחקר הזה עשויות להיות השלכות דרסטיות על הבנתנו את החיים ביקום, וכיצד להרחיב את מקומנו בו.