Лагуна Калиенте - токсичното езеро, което може да ни каже има ли живот на Марс

Близо до върха на вулкана Поас в Коста Рика се намира едно от най-киселите езера на Земята, ярко синьо и пълно с токсични метали.

Суровите условия на Лагуна Калиенте, където температурите могат да варират между 38 градуса по Целзий и 90 градуса по Целзий, са мястото, където няколко щастливи учени отиват, за да научат повече за Марс.

Честите фреатични изригвания възникват, когато подземните води се нагряват от вулканична дейност, отделяйки експлозии от пепел, скали и пара.

И все пак микробите са намерили начин да живеят в тази среда, една от най-враждебните на нашата планета, според множество проучвания на езерото и нови изследвания, публикувани миналата седмица в Frontiers in Astronomy and Space Science.

Въпреки че разнообразието на живота в това езеро не е голямо, то е успяло да се адаптира и да се запази по много начини.

"Нашето откритие показва, че животът продължава да съществува в най-екстремните среди на Земята", казва авторът на изследването Джъстин Уанг, аспирант и научен асистент в Университета на Колорадо Боулдър."Трудно е да си представим нещо по-враждебно към живота от ултра-киселинно вулканично езеро с чести изригвания. Ниското биоразнообразие, съчетано с многобройни адаптации и метаболизми в нашата проба, предполага, че езерото е домакин на високоспециализирани микроби за този вид среда."

Според изследователите тази неземна среда може да подсказва как е съществувал живот на Марс преди милиарди години и да разкрие нови места за търсене на доказателства за древен живот на Червената планета.

Приказка за две езера

Двете кратерни езера близо до върха на вулкана, и двете образувани след кратери, пълни с дъждовна вода, не могат да бъдат по-различни едно от друго. Един неактивен кратер държи езерото Ботос, което е заобиколено от тропическа растителност. Активният кратер е дом на Лагуна Калиенте, която съдържа течна сяра и желязо. Газовете от езерото създават киселинни дъждове и киселинна мъгла, увреждат близките екосистеми и дразнят очите и белите дробове на безстрашните изследователи.

Изследователите проведоха активни теренни проучвания в езерото през 2013, 2017 и 2019 г. Въпреки че резултатите от екскурзията през 2019 г. все още са в очакване, това е пътуване, което Уанг никога няма да забрави.

Вулканът Поас, разположен в средата на тропическите гори на Коста Рика, изригна последно през 2017 и 2019 г. Районът непосредствено около вулкана е лишен от живот поради токсичните газове, които изпуска.

Уанг и неговите сътрудници се отправят към вулкана през ноември, месец след реформирането на езерото на кратера.

Те са били изключително внимателни къде стъпват в рохкавата почва, причинена от киселинността, разграждаща повърхностния материал. Части от езерото кипяха и вулканичните отвори, наречени фумароли, изригваха горещи серни газове.

"Когато отидох до вулкана Поас, това беше след повече от година магматични изригвания и само месец след като езерото се реформира и беше счетено, че е достатъчно безопасно, за да се върнем на повърхността на езерото на кратера", разказва Уанг. "Като се приближите още по-близо, усещате силната миризма на сяра, която е останала по дрехите, с които бях и до днес. Още по-лоша е миризмата на солна киселина, която има кисел вкус във въздуха и боде очите."

Около езерото има локви с вряща вода и киселина и Уанг усеща топлината на вулкана през дъното на обувките си близо до брега на езерото.

Изследователите събраха проби от езерото, точно както през 2013 и 2017 г.

"Много интензивно и вълнуващо изживяване е да опитате от езерото", казва Уанг. "Много съм щастлив, че съм един от шепата учени в света, които успяха да посетят тази среда."

Да живееш на ръба

През 2013 г. изследователите установиха, че бактерията Acidiphilium живее в езерото. Тези микроби често се срещат в дренажи на киселинни мини, както и в хидротермални системи, като Лагуна Калиенте. Acidiphilium бактериите имат множество гени, които им позволяват да се адаптират, за да оцелеят в различни среди.

Още изригвания се случиха на мястото, преди екипът да се завърне през 2017 г. След като събраха повече проби, изследователите откриха, че сред бактериите в езерото има малко повече биоразнообразие от очакваното. Освен това, тяхното ДНК секвениране разкри, че бактериите Acidiphilium са разработили начини за преобразуване на елементи като сяра, желязо и арсен, за да създадат енергията, необходима за оцеляване.

"Между 2013 и 2017 г. имаше множество фреатични изригвания, които вливат токсични метали, екстремна киселинност и топлина към езерото, но въпреки това видяхме някои от същите микроорганизми в същата среда", казва Уанг.

Около месец след като екипът събира проби от езерото през март 2017 г., вулканът Поас изригва с магма. Силата на експлозията хвърля скали на повече от една миля от мястото, изхвърли лава, източи езерото на кратера и няколко пъти изхвърли пепел на около 12 000 фута над кратера, разказва съавторът на изследването Жофроа Авард, вулканолог от Вулканологичната и сеизмологична обсерватория на Коста Рика.

"Бихме искали да охарактеризираме как животът сe възстановява в тази среда", каза той. "Основна хипотеза от нашето изследване е, че животът във вулкана Поас е в състояние да оцелее в покрайнините по време на тези екстремни среди. Така че бихме искали да пробваме не само езерото на кратера, но и бреговата линия, свързаните системи за подземни води и навсякъде, където животът може да се крие наблизо."

Търсенето на живот

Генетичните адаптации, открити от Уанг и колегите му по време на тяхното проучване, предполагат, че животът би могъл да оцелее в хидротермални среди на Марс, подобно на някои от най-екстремните места на Земята.

Хидротермалните системи осигуряват топлина, вода и енергия - всичко необходимо за формирането и еволюцията на живота. Докато предишните марсиански проучвания са разглеждали древни източници на вода като кратери и реки, изследователите смятат, че местата на древни горещи извори са друга ключова цел в търсенето на извънземен живот.

"Тези места не са трудни за намиране, тъй като ранният Марс е имал буен вулканизъм и изобилна вода близо до повърхността", каза съавторът на изследването Брайън Хайнек, доцент в катедрата по геологични науки на Университета в Колорадо Боулдър и научен сътрудник в университетската лаборатория за атмосферни и Космическа физика.

"Всъщност, ние открихме много "изсъхнали Йелоустоуни" по целия Марс, въз основа на минерални сигнатури, съдържащи сяра, открити от орбита", каза той.

Роувърът на НАСА Spirit дори се натъкна на вулканичен отдушник, когато изследва Марс между 2004 и 2011 г., отбелязва Хайнек.

"Ръбът на кратера на кратера Jezero, където в момента се намира роувърът Perseverance, е място, което вероятно е проявявало хидротермална активност поради възникналото въздействие върху образуването на кратер, така че ще ми е любопитно да видя какви резултати ще намери Perseverance, когато стигне мястото", казва Уанг.

Изследванията за разбиране на малките организми, които живеят в екстремни среди, променят начина, по който учените разглеждат границите на живота, независимо дали е в рамките на активно вулканично кратерно езеро или покрай горещи хидротермални отвори на дъното на океана.

Макар че това помага на изследователите да променят начина, по който мислят за това как животът може да съществува във враждебните условия на други планети, Уанг предупреждава, че учените не трябва да бъдат твърде "ориентирани към Земята" в своя подход. Животът на Земята обикновено се среща в присъствието на вода, но съществуването на вода на Марс е било много по-ограничено и епизодично в миналото, каза той.

"Мисля, че трябва да променим начина, по който мислим за живота в други светове", казва Уанг. "Трябва да разгледаме уникалната геоложка история на нашите извънземни среди и да поставим това в контекст с това, което имаме тук на Земята. Ако реките бяха нестабилни на Марс, докато горещите извори бяха често срещани, тогава може би животът в хидротермална среда е най-вероятното място, където животът можеше да съществува."