211service.com
Mikrobiální palivový článek by mohl detekovat život bez uhlíku, říkají fyzici
Pokud existuje život na jiných planetách nebo měsících ve Sluneční soustavě, jaký druh experimentu bychom měli vyslat, abychom ho odhalili?
To se ukazuje jako ošemetný problém. V 70. letech 20. století provedly sondy NASA Viking na Mars tři experimenty, které byly speciálně navrženy tak, aby hledaly život. K překvapení všech tyto experimenty přinesly pozitivní výsledky.
Oslavy se však brzy zvrtly, když se vědci rozhodli výsledky nerespektovat na základě toho, že je nezpůsobil život, ale silné oxidační prostředí na Marsu. Výsledek byl falešně pozitivní (i když ne všichni s tím souhlasí).
Od té doby žádná sonda neprovedla experiment k detekci života. Místo toho byl kladen důraz na shromažďování důkazů o podmínkách, ve kterých by mohl mikrobiální život prosperovat.
Dnes Ximena Abrevaya a kamarádi z University of Buenos Aires v Argentině navrhují řešení tohoto problému. Říkají, že mikrobiální palivový článek dokáže detekovat život způsobem, který je zcela nezávislý na jeho chemickém složení. Jediným předpokladem je, že dotyčná forma života musí odebírat chemickou energii z prostředí a používat ji k pohonu životních procesů, jinými slovy, že musí metabolizovat.
Abrevaya a spol. testovali právě takový palivový článek, o kterém tvrdí, že to zvládne. Jejich zařízení se skládá z anody a katody oddělených membránou, přes kterou mohou protony procházet. anoda je zapuštěna do zkoumaného média, jako je marťanská půda.
Myšlenka je taková, že metabolické procesy, ať už se vyvinuly kdekoli, musí záviset na redoxních reakcích, které generují elektrony a protony. Anoda v palivovém článku zachycuje elektrony generované v tomto procesu, zatímco protony procházejí membránou a dokončují obvod. Takže množství proudu, který protéká, je přímým ukazatelem množství přítomného života.
Argentinský tým testoval zařízení porovnáním výsledků, které produkuje z půdy obsahující život, se stejnou půdou poté, co byla sterilizována. A dokázali to s tvory představujícími archaea, bakterie a eukaryu, tři domény života.
Zvláště zajímavá je archea, kterou testovali – Natrialba magadii, mikroorganismus izolovaný z jezera Magadii v Keni, který přežívá v podmínkách extrémní salinity, jako jsou ty, které mohou existovat na Marsu a dalších místech.
Tým říká, že výsledky byly pozitivní. Výkonové a proudové hustoty byly mnohem vyšší, když byla anoda zapuštěna do vzorků půdy obsahujících život ve srovnání se vzorky, které byly sterilizovány, říkají.
Díky tomu jsou mikrobiální palivové buňky zajímavým kandidátem pro experimenty s exolife. Přistávací modul na Marsu nesoucí mikrobiální palivový článek by jednoduše odebral dva vzorky půdy, jeden z nich sterilizoval zahřátím a pak by oba otestoval.
Na tomto přístupu je skvělé, že život ani nemusí být založen na uhlíku. Na rozdíl od vikingských experimentů naše metodika nevyžaduje existenci života založeného na uhlíku, říkají Argentinci
O čem argentinský tým v tomto dokumentu nehovoří, jsou podmínky, které by však mohly být falešně pozitivní. Je možné, že zahřívání jinak sterilního vzorku půdy by mohlo změnit její chemii způsobem, který sníží výkon, který protéká palivovým článkem. Jen to, jak odstranit tento druh falešně pozitivních výsledků, bude vyžadovat více práce.
Mezitím je možná nejlepším způsobem, jak najít důkazy o mikrobiálním životě na jiných planetách, studovat složení atmosféry, jak poukázal James Lovelock v 60. letech 20. století. Jeho myšlenkou je, že během stovek milionů let jakýkoli mikroorganismus změní atmosféru své planety.
To by mělo vytvořit atmosféru s výrazným chemickým podpisem, který je zcela mimo běžná termodynamická očekávání. To jistě platí na Zemi: kyslík a metan v naší atmosféře jsou nepochybným znakem života, který je vytvořil.
Lovelock říká, že jakmile viděl první chemické analýzy marťanské atmosféry, které ukázaly, že z 95 % tvoří oxid uhličitý, věděl, že ho nemohl vytvořit život.
Což znamená, že nejlepší místo pro testování exolife experimentu s mikrobiálním palivovým článkem je někde úplně jinde. Titan, někdo?
Ref: arxiv.org/abs/1006.1585 : Mikrobiální palivové články aplikované na metabolicky založenou detekci mimozemského života