Tanah di pegunungan berbatu di Antartika tengah tidak pernah mengandung mikroorganisme.
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan menemukan bahwa tampaknya tidak ada kehidupan di dalam tanah di permukaan Bumi. Tanah tersebut berasal dari dua punggung bukit berbatu yang tersapu angin di pedalaman Antartika, 480 kilometer dari Kutub Selatan, tempat ribuan kaki es menembus pegunungan.
"Orang-orang selalu berpikir bahwa mikroba itu tangguh dan bisa hidup di mana saja," kata Noah Firer, seorang ahli ekologi mikroba di University of Colorado Boulder yang timnya mempelajari tanah. Lagipula, organisme bersel tunggal telah ditemukan hidup di ventilasi hidrotermal dengan suhu melebihi 200 derajat Fahrenheit, di danau-danau di bawah lapisan es setebal setengah mil di Antartika, dan bahkan 120.000 kaki di atas stratosfer Bumi. Namun, setelah setahun bekerja, Ferrer dan mahasiswa doktoralnya, Nicholas Dragon, masih belum menemukan tanda-tanda kehidupan di tanah Antartika yang mereka kumpulkan.
Firer dan Dragone mempelajari tanah dari 11 pegunungan yang berbeda, yang mewakili beragam kondisi. Tanah yang berasal dari daerah pegunungan yang lebih rendah dan kurang dingin mengandung bakteri dan jamur. Namun, di beberapa pegunungan di dua pegunungan tertinggi, terkering, dan terdingin, tidak ditemukan tanda-tanda kehidupan.
"Kita tidak bisa mengatakan mereka steril," kata Ferrer. Ahli mikrobiologi terbiasa menemukan jutaan sel dalam satu sendok teh tanah. Oleh karena itu, jumlah yang sangat kecil (misalnya 100 sel yang hidup) mungkin luput dari deteksi. "Namun sejauh yang kami ketahui, mereka tidak mengandung mikroorganisme apa pun."
Entah suatu tanah benar-benar kosong dari kehidupan atau kemudian ditemukan mengandung beberapa sel yang masih hidup, temuan baru yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal JGR Biogeosciences dapat membantu pencarian kehidupan di Mars. Tanah Antartika membeku secara permanen, penuh dengan garam beracun, dan tidak memiliki banyak air cair selama dua juta tahun—mirip dengan tanah Mars.
Mereka dikumpulkan dalam ekspedisi yang didanai National Science Foundation pada Januari 2018 ke daerah-daerah terpencil di Pegunungan Transantarktik. Mereka melintasi bagian dalam benua, memisahkan dataran tinggi kutub di timur dari lapisan es rendah di barat. Para ilmuwan mendirikan kemah di Gletser Shackleton, sabuk konveyor es sepanjang 96 kilometer yang mengalir menuruni jurang di pegunungan. Mereka menggunakan helikopter untuk terbang ke dataran tinggi dan mengumpulkan sampel di sepanjang gletser.
Di pegunungan yang hangat dan lembap di kaki gletser, hanya beberapa ratus kaki di atas permukaan laut, mereka menemukan bahwa tanah tersebut dihuni oleh hewan-hewan yang lebih kecil dari biji wijen: cacing mikroskopis, tardigrada berkaki delapan, rotifera, dan cacing-cacing kecil yang disebut springtail. Serangga bersayap. Tanah berpasir yang gersang ini mengandung kurang dari seperseribu jumlah bakteri yang ditemukan di halaman rumput yang terawat baik, cukup untuk menyediakan makanan bagi herbivora kecil yang bersembunyi di bawah permukaan.
Namun, tanda-tanda kehidupan ini perlahan menghilang saat tim mengunjungi pegunungan yang lebih tinggi di kedalaman gletser. Di puncak gletser, mereka mengunjungi dua gunung—Gunung Schroeder dan Gunung Roberts—yang tingginya lebih dari 7.000 kaki.
Kunjungan ke Gunung Schroeder sungguh brutal, kenang Byron Adams, seorang ahli biologi di Universitas Brigham Young di Provo, Utah, yang memimpin proyek tersebut. Suhu pada hari musim panas ini mendekati 0°F. Angin menderu perlahan-lahan menguapkan es dan salju, meninggalkan pegunungan gundul, ancaman terus-menerus bagi pengangkatan dan lemparan sekop kebun yang mereka bawa untuk menggali pasir. Tanahnya tertutup batuan vulkanik kemerahan yang telah terkikis selama ratusan juta tahun oleh angin dan hujan, meninggalkannya berlubang dan terkikis.
Ketika para ilmuwan mengangkat batu tersebut, mereka menemukan bahwa dasarnya tertutup kerak garam putih—kristal beracun perklorat, klorat, dan nitrat. Perklorat dan klorat, garam korosif-reaktif yang digunakan dalam bahan bakar roket dan pemutih industri, juga ditemukan melimpah di permukaan Mars. Tanpa air untuk dibersihkan, garam terakumulasi di pegunungan Antartika yang kering ini.
"Ini seperti mengambil sampel di Mars," kata Adams. Saat Anda menancapkan sekop, "Anda tahu Anda adalah hal pertama yang menggoyahkan tanah selama-lamanya—mungkin jutaan tahun."
Para peneliti memperkirakan bahwa bahkan di ketinggian setinggi itu dan dalam kondisi terberat sekalipun, mereka masih akan menemukan mikroorganisme hidup di dalam tanah. Namun, harapan tersebut mulai memudar pada akhir 2018, ketika Dragon menggunakan teknik yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR) untuk mendeteksi DNA mikroba di dalam tanah. Dragon menguji 204 sampel dari pegunungan di atas dan di bawah gletser. Sampel dari pegunungan yang lebih rendah dan lebih dingin menghasilkan DNA dalam jumlah besar; tetapi sebagian besar sampel (20%) dari dataran tinggi, termasuk sebagian besar dari Gunung Schroeder dan Roberts Massif, tidak diuji untuk hasil apa pun, yang menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung sangat sedikit mikroorganisme atau mungkin tidak mengandung sama sekali.
"Ketika dia pertama kali menunjukkan beberapa hasil kepada saya, saya berpikir, 'Ada yang salah,'" kata Ferrell. Dia pikir pasti ada yang salah dengan sampel atau peralatan labnya.
Dragon kemudian melakukan serangkaian eksperimen tambahan untuk mencari tanda-tanda kehidupan. Ia mengolah tanah dengan glukosa untuk melihat apakah organisme tertentu di dalam tanah mengubahnya menjadi karbon dioksida. Ia mencoba menemukan zat kimia yang disebut ATP, yang digunakan oleh semua kehidupan di Bumi untuk menyimpan energi. Selama beberapa bulan, ia mengolah potongan-potongan tanah dalam berbagai campuran nutrisi, mencoba meyakinkan mikroorganisme yang ada untuk tumbuh menjadi koloni.
"Nick mengerahkan segala upaya untuk menguji sampel-sampel ini," kata Ferrell. Meskipun sudah melakukan semua tes ini, ia tetap tidak menemukan apa pun di beberapa tanah. "Sungguh menakjubkan."
Jacqueline Gurdial, ahli mikrobiologi lingkungan di Universitas Guelph di Kanada, menyebut hasil ini "menarik", terutama upaya Dragon untuk menentukan faktor-faktor apa yang memengaruhi kemungkinan menemukan mikroorganisme di suatu lokasi. Ia menemukan bahwa ketinggian dan konsentrasi klorat yang tinggi merupakan prediktor terkuat kegagalan mendeteksi kehidupan. "Ini penemuan yang sangat menarik," kata Goodyear. "Ini memberi tahu kita banyak hal tentang batas-batas kehidupan di Bumi."
Dia tidak sepenuhnya yakin bahwa tanah mereka benar-benar tidak bernyawa, sebagian karena pengalamannya sendiri di bagian lain Antartika.
Beberapa tahun yang lalu, ia mempelajari tanah dari lingkungan serupa di Pegunungan Transantarktik, sebuah tempat yang berjarak 800 kilometer di barat laut Gletser Shackleton bernama University Valley, yang mungkin tidak memiliki kelembapan atau suhu leleh yang signifikan selama 120.000 tahun. Ketika ia menginkubasinya selama 20 bulan pada suhu -0°C, suhu musim panas yang umum di lembah tersebut, tanah tersebut tidak menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Namun, ketika ia memanaskan sampel tanah beberapa derajat di atas titik beku, beberapa di antaranya menunjukkan pertumbuhan bakteri.
Sebagai contoh, para ilmuwan telah menemukan bahwa sel bakteri tetap hidup bahkan setelah ribuan tahun di gletser. Ketika mereka terperangkap, metabolisme sel dapat melambat jutaan kali lipat. Mereka memasuki kondisi di mana mereka tidak lagi tumbuh, tetapi hanya memperbaiki kerusakan DNA yang disebabkan oleh sinar kosmik yang menembus es. Goodyear berspekulasi bahwa "para penyintas lambat" ini mungkin adalah yang ia temukan di College Valley—ia menduga jika Dragone dan Firer menganalisis tanah 10 kali lebih banyak, mereka mungkin telah menemukannya di Roberts Massif atau Schroeder Mountain.
Brent Christner, yang mempelajari mikroba Antartika di Universitas Florida di Gainesville, meyakini tanah kering di dataran tinggi ini dapat membantu meningkatkan pencarian kehidupan di Mars.
Ia mencatat bahwa wahana antariksa Viking 1 dan Viking 2, yang mendarat di Mars pada tahun 1976, melakukan eksperimen deteksi kehidupan yang sebagian didasarkan pada studi tanah dataran rendah di dekat pantai Antartika, sebuah wilayah yang disebut Lembah Kering. Sebagian tanah ini menjadi basah akibat air lelehan di musim panas. Tanah-tanah ini tidak hanya mengandung mikroorganisme, tetapi di beberapa tempat juga mengandung cacing kecil dan hewan lainnya.
Sebaliknya, tanah yang lebih tinggi dan kering di Gunung Roberts dan Gunung Schroeder mungkin menyediakan tempat pengujian yang lebih baik untuk instrumen Mars.
"Permukaan Mars sangat buruk," kata Christner. "Tidak ada organisme di Bumi yang dapat bertahan hidup di permukaannya"—setidaknya satu atau dua inci teratas. Setiap wahana antariksa yang menuju ke sana untuk mencari kehidupan harus siap beroperasi di beberapa tempat terkeras di Bumi.
Hak Cipta © 1996–2015 National Geographic Society. Hak Cipta © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Seluruh hak cipta dilindungi undang-undang.