Tanah di pegunungan berbatu di Antartika tengah tidak pernah mengandung mikroorganisme.
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan menemukan bahwa tampaknya tidak ada kehidupan di tanah di permukaan Bumi. Tanah tersebut berasal dari dua punggung bukit berbatu yang tersapu angin di pedalaman Antartika, 300 mil dari Kutub Selatan, tempat ribuan kaki es menembus pegunungan.
"Orang-orang selalu berpikir bahwa mikroba itu kuat dan dapat hidup di mana saja," kata Noah Firer, seorang ahli ekologi mikroba di University of Colorado Boulder yang timnya mempelajari tanah. Bagaimanapun, organisme bersel tunggal telah ditemukan hidup di ventilasi hidrotermal dengan suhu melebihi 200 derajat Fahrenheit, di danau di bawah setengah mil es 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 menunjukkan berbagai macam kondisi. Tanah yang berasal dari daerah pegunungan yang lebih rendah dan tidak terlalu dingin mengandung bakteri dan jamur. Namun, di beberapa gunung 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."
Apakah beberapa tanah benar-benar tidak memiliki kehidupan atau kemudian ditemukan mengandung beberapa sel yang masih hidup, temuan baru yang baru-baru ini dipublikasikan dalam jurnal JGR Biogeosciences dapat membantu dalam 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 selama ekspedisi yang didanai National Science Foundation pada bulan Januari 2018 ke daerah-daerah terpencil di Pegunungan Transantartika. Mereka melewati bagian dalam benua, memisahkan dataran tinggi kutub di timur dari es dataran rendah di barat. Para ilmuwan mendirikan kemah di Gletser Shackleton, sabuk konveyor es sepanjang 60 mil yang mengalir menuruni jurang di pegunungan. Mereka menggunakan helikopter untuk terbang ke dataran tinggi dan mengumpulkan sampel di atas dan bawah gletser.
Di pegunungan yang hangat dan basah di kaki gletser, hanya beberapa ratus kaki di atas permukaan laut, mereka menemukan bahwa tanah tersebut dihuni oleh hewan yang lebih kecil dari biji wijen: cacing mikroskopis, tardigrada berkaki delapan, rotifera, dan 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 berangsur-angsur menghilang saat tim mengunjungi gunung-gunung yang lebih tinggi di dalam gletser. Di puncak gletser, mereka mengunjungi dua gunung—Gunung Schroeder dan Gunung Roberts—yang tingginya lebih dari 7.000 kaki.
Kunjungan ke Gunung Schroeder sangat 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 gunung-gunung yang gundul, ancaman terus-menerus terhadap pengangkatan dan pelemparan sekop kebun yang mereka bawa untuk menggali pasir. Tanah itu ditutupi oleh bebatuan vulkanik kemerahan yang telah terkikis selama ratusan juta tahun oleh angin dan hujan, meninggalkannya berlubang dan mengilap.
Ketika para ilmuwan mengangkat batu tersebut, mereka menemukan bahwa dasarnya ditutupi oleh kerak garam putih—kristal beracun dari perklorat, klorat, dan nitrat. Perklorat dan klorat, garam reaktif korosif yang digunakan dalam bahan bakar roket dan pemutih industri, juga ditemukan dalam jumlah banyak di permukaan Mars. Tanpa air untuk membersihkannya, garam terakumulasi di pegunungan Antartika yang kering ini.
"Ini seperti pengambilan sampel di Mars," kata Adams. Saat Anda menancapkan sekop, "Anda tahu Anda adalah hal pertama yang mengganggu tanah dalam waktu yang sangat lama—mungkin jutaan tahun."
Para peneliti menyarankan bahwa bahkan pada ketinggian yang demikian tinggi dan dalam kondisi yang paling keras sekalipun, mereka masih akan menemukan mikroorganisme hidup di dalam tanah. Namun harapan tersebut mulai memudar pada akhir tahun 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 mengetahui hasil apa pun, yang menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung sangat sedikit mikroorganisme atau mungkin tidak mengandung sama sekali.
"Ketika ia pertama kali menunjukkan beberapa hasil kepada saya, saya berpikir, 'Ada yang salah,'" kata Ferrell. Ia mengira pasti ada yang salah dengan sampel atau peralatan lab.
Dragon kemudian melakukan serangkaian percobaan 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 meneliti sampel-sampel ini," kata Ferrell. Meskipun telah melakukan semua pengujian ini, ia tetap tidak menemukan apa pun di beberapa tanah. "Ini sungguh menakjubkan."
Jacqueline Gurdial, seorang ahli mikrobiologi lingkungan di University of Guelph di Kanada, menyebut hasil tersebut "menarik", terutama upaya Dragon untuk menentukan faktor apa yang memengaruhi kemungkinan menemukan mikroorganisme di lokasi tertentu. Ia menemukan bahwa ketinggian dan konsentrasi klorat yang tinggi merupakan prediktor terkuat kegagalan mendeteksi kehidupan. "Ini adalah penemuan yang sangat menarik," kata Goodyear. "Ini memberi tahu kita banyak hal tentang 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 lalu, ia mempelajari tanah dari lingkungan serupa di Pegunungan Transantartika, sebuah tempat 500 mil di sebelah barat laut Gletser Shackleton yang disebut University Valley yang mungkin tidak memiliki kelembapan atau suhu leleh yang signifikan selama 120.000 tahun. Ketika ia menginkubasinya selama 20 bulan pada suhu 23°F, 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 menunjukkan pertumbuhan bakteri.
Misalnya, para ilmuwan telah menemukan bahwa sel bakteri tetap hidup bahkan setelah ribuan tahun di gletser. Ketika mereka terperangkap, metabolisme sel dapat melambat jutaan kali. Mereka masuk ke keadaan 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 bahwa 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, percaya bahwa 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 pendeteksian kehidupan yang sebagian didasarkan pada studi tanah dataran rendah di dekat pantai Antartika, suatu 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-cacing kecil dan hewan-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 bagian atas. Setiap wahana antariksa yang menuju ke sana untuk mencari kehidupan harus siap beroperasi di beberapa tempat paling keras di Bumi.
Hak cipta © 1996–2015 National Geographic Society. Hak cipta © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Semua hak dilindungi undang-undang.