मध्य अंटार्कटिका की चट्टानी रिज की मिट्टी में कभी भी सूक्ष्मजीव नहीं रहे हैं।
पहली बार, वैज्ञानिकों ने पाया है कि पृथ्वी की सतह पर मौजूद मिट्टी में जीवन नहीं है। यह मिट्टी दक्षिणी ध्रुव से 300 मील दूर, अंटार्कटिका के भीतरी भाग में हवा से बहने वाली दो चट्टानी चोटियों से आती है, जहाँ हज़ारों फ़ीट ऊँची बर्फ़ पहाड़ों को भेदती है।
"लोगों ने हमेशा सोचा है कि सूक्ष्मजीव मज़बूत होते हैं और कहीं भी रह सकते हैं," कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय के सूक्ष्मजीव पारिस्थितिकीविद् नोआ फ़ियर कहते हैं, जिनकी टीम मिट्टी का अध्ययन करती है। आख़िरकार, एककोशिकीय जीव 200 डिग्री फ़ारेनहाइट से ज़्यादा तापमान वाले हाइड्रोथर्मल वेंट में, अंटार्कटिका में आधा मील बर्फ़ के नीचे झीलों में, और यहाँ तक कि पृथ्वी के समताप मंडल से 120,000 फ़ीट ऊपर भी पाए गए हैं। लेकिन एक साल की मेहनत के बाद भी, फ़ेयर और उनके डॉक्टरेट छात्र निकोलस ड्रैगन को अंटार्कटिक की उस मिट्टी में जीवन के कोई संकेत नहीं मिले हैं जो उन्होंने एकत्र की थी।
फायरर और ड्रैगन ने 11 अलग-अलग पर्वत श्रृंखलाओं की मिट्टी का अध्ययन किया, जो विभिन्न प्रकार की परिस्थितियों का प्रतिनिधित्व करती है। निचले और कम ठंडे पर्वतीय क्षेत्रों की मिट्टी में बैक्टीरिया और कवक पाए जाते हैं। लेकिन दो सबसे ऊँची, सबसे शुष्क और सबसे ठंडी पर्वत श्रृंखलाओं के कुछ पहाड़ों में जीवन के कोई संकेत नहीं हैं।
"हम यह नहीं कह सकते कि वे बाँझ हैं," फेरर ने कहा। सूक्ष्मजीवविज्ञानी एक चम्मच मिट्टी में लाखों कोशिकाएँ खोजने के आदी हैं। इसलिए, बहुत कम संख्या (जैसे 100 व्यवहार्य कोशिकाएँ) का पता नहीं चल पाता। "लेकिन जहाँ तक हम जानते हैं, उनमें कोई सूक्ष्मजीव नहीं होता।"
चाहे कुछ मिट्टी सचमुच जीवनविहीन हो या बाद में पता चले कि उसमें कुछ जीवित कोशिकाएँ हैं, जेजीआर बायोजियोसाइंसेज पत्रिका में हाल ही में प्रकाशित नए निष्कर्ष मंगल ग्रह पर जीवन की खोज में मददगार साबित हो सकते हैं। अंटार्कटिका की मिट्टी स्थायी रूप से जमी हुई है, ज़हरीले लवणों से भरी है, और दो लाख सालों से उसमें तरल जल की कमी है—मंगल ग्रह की मिट्टी के समान।
इन्हें जनवरी 2018 में ट्रांसअंटार्कटिक पर्वतों के सुदूर इलाकों में राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित एक अभियान के दौरान एकत्र किया गया था। ये नमूने महाद्वीप के आंतरिक भाग से होकर गुज़रते हैं और पूर्व में ऊँचे ध्रुवीय पठार को पश्चिम में निचली बर्फ़ से अलग करते हैं। वैज्ञानिकों ने शेकलटन ग्लेशियर पर अपना डेरा जमाया, जो पहाड़ों में एक खाई से नीचे बहती बर्फ़ का 60 मील लंबा कन्वेयर बेल्ट है। उन्होंने हेलीकॉप्टरों का इस्तेमाल करके ऊँचाई पर उड़ान भरी और ग्लेशियर के ऊपर और नीचे नमूने एकत्र किए।
समुद्र तल से कुछ सौ फीट ऊपर, एक ग्लेशियर की तलहटी में, गर्म, नम पहाड़ों में, उन्होंने पाया कि मिट्टी में तिल के दाने से भी छोटे जीव रहते हैं: सूक्ष्म कृमि, आठ पैरों वाले टार्डिग्रेड, रोटिफ़र और छोटे कृमि जिन्हें स्प्रिंगटेल कहते हैं। पंख वाले कीड़े। इन नंगी, रेतीली मिट्टी में एक अच्छी तरह से तैयार किए गए लॉन में पाए जाने वाले बैक्टीरिया की मात्रा के एक हज़ारवें हिस्से से भी कम बैक्टीरिया होते हैं, जो सतह के नीचे छिपे छोटे शाकाहारी जीवों के लिए भोजन उपलब्ध कराने के लिए पर्याप्त होते हैं।
लेकिन जैसे-जैसे टीम ग्लेशियर में और भी गहरे ऊँचे पहाड़ों पर पहुँची, जीवन के ये निशान धीरे-धीरे गायब होते गए। ग्लेशियर के शीर्ष पर, उन्होंने दो पहाड़ों—माउंट श्रोएडर और माउंट रॉबर्ट्स—को देखा, जो 7,000 फीट से भी ज़्यादा ऊँचे हैं।
यूटा के प्रोवो स्थित ब्रिघम यंग विश्वविद्यालय के जीवविज्ञानी बायरन एडम्स, जिन्होंने इस परियोजना का नेतृत्व किया था, याद करते हैं कि श्रोएडर पर्वत की यात्राएँ कितनी कष्टदायक थीं। इस गर्मी के दिन तापमान लगभग 0°F था। तेज़ हवाएँ धीरे-धीरे बर्फ़ और हिम को वाष्पित कर रही थीं, जिससे पहाड़ नंगे हो गए थे, और रेत खोदने के लिए लाए गए बगीचे के फावड़ों को उठाने और फेंकने का लगातार खतरा बना हुआ था। ज़मीन लाल रंग की ज्वालामुखीय चट्टानों से ढकी हुई है, जो करोड़ों वर्षों में हवा और बारिश से घिस गई हैं, जिससे वे गड्ढेदार और चमकदार हो गई हैं।
जब वैज्ञानिकों ने चट्टान को उठाया, तो उन्होंने पाया कि उसका आधार सफेद लवणों की एक परत से ढका हुआ था—परक्लोरेट, क्लोरेट और नाइट्रेट के विषैले क्रिस्टल। परक्लोरेट और क्लोरेट, संक्षारक-प्रतिक्रियाशील लवण, जिनका उपयोग रॉकेट ईंधन और औद्योगिक ब्लीच में किया जाता है, मंगल की सतह पर भी प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। पानी के अभाव में, इन शुष्क अंटार्कटिक पर्वतों पर नमक जमा हो जाता है।
एडम्स ने कहा, "यह मंगल ग्रह पर नमूना लेने जैसा है।" जब आप फावड़ा डालते हैं, तो "आपको पता चलता है कि आप हमेशा के लिए, शायद लाखों सालों में, मिट्टी को हिलाने वाले पहले व्यक्ति हैं।"
शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया था कि इतनी ऊँचाई पर और सबसे कठिन परिस्थितियों में भी, उन्हें मिट्टी में जीवित सूक्ष्मजीव मिल जाएँगे। लेकिन 2018 के अंत में, जब ड्रैगन ने मिट्टी में सूक्ष्मजीवी डीएनए का पता लगाने के लिए पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) नामक तकनीक का इस्तेमाल किया, तो ये उम्मीदें धूमिल होने लगीं। ड्रैगन ने ग्लेशियर के ऊपर और नीचे के पहाड़ों से 204 नमूनों का परीक्षण किया। निचले, ठंडे पहाड़ों से लिए गए नमूनों में बड़ी मात्रा में डीएनए मिले; लेकिन ऊँचाई वाले ज़्यादातर नमूनों (20%), जिनमें माउंट श्रोएडर और रॉबर्ट्स मैसिफ़ के ज़्यादातर नमूने शामिल हैं, का कोई परीक्षण नहीं किया गया, जिससे पता चलता है कि उनमें बहुत कम सूक्ष्मजीव थे या शायद बिल्कुल भी नहीं थे।
फेरेल ने कहा, "जब उन्होंने मुझे पहली बार कुछ नतीजे दिखाने शुरू किए, तो मुझे लगा, 'कुछ गड़बड़ है।'" उन्हें लगा कि नमूने या लैब उपकरण में ज़रूर कुछ गड़बड़ है।
इसके बाद ड्रैगन ने जीवन के संकेतों की खोज के लिए कई अतिरिक्त प्रयोग किए। उन्होंने मिट्टी को ग्लूकोज़ से उपचारित किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या मिट्टी में मौजूद कुछ जीव इसे कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करते हैं। वह एटीपी नामक एक रसायन की खोज कर रहे थे, जिसका उपयोग पृथ्वी पर सभी जीव ऊर्जा संचयन के लिए करते हैं। कई महीनों तक, उन्होंने मिट्टी के टुकड़ों पर विभिन्न पोषक तत्वों के मिश्रण से खेती की, और मौजूदा सूक्ष्मजीवों को उपनिवेश बनाने के लिए प्रेरित करने का प्रयास किया।
"निक ने इन नमूनों पर पूरी ताकत झोंक दी," फेरेल ने कहा। इतने सारे परीक्षणों के बावजूद, उन्हें कुछ मिट्टियों में कुछ भी नहीं मिला। "यह वाकई आश्चर्यजनक है।"
कनाडा के गुएल्फ़ विश्वविद्यालय में पर्यावरण सूक्ष्म जीव विज्ञानी जैकलीन गुरडियल इन परिणामों को "आकर्षक" कहती हैं, खासकर ड्रैगन के उन प्रयासों को जो यह निर्धारित करने में लगे हैं कि किसी निश्चित स्थान पर सूक्ष्मजीवों की खोज की संभावना को कौन से कारक प्रभावित करते हैं। उन्होंने पाया कि ऊँचाई और क्लोरेट की उच्च सांद्रता जीवन की खोज में विफलता के सबसे प्रबल पूर्वसूचक थे। गुडइयर ने कहा, "यह एक बहुत ही रोचक खोज है। यह हमें पृथ्वी पर जीवन की सीमाओं के बारे में बहुत कुछ बताती है।"
वह इस बात से पूरी तरह सहमत नहीं हैं कि उनकी मिट्टी सचमुच बेजान है, इसका आंशिक कारण अंटार्कटिका के दूसरे हिस्से में उनके अपने अनुभव हैं।
कई साल पहले, उन्होंने ट्रांसअंटार्कटिक पर्वतों में, शेकलटन ग्लेशियर से 500 मील उत्तर-पश्चिम में स्थित यूनिवर्सिटी वैली नामक एक जगह पर, ऐसे ही वातावरण की मिट्टी का अध्ययन किया था। इस जगह पर 1,20,000 सालों से न तो नमी रही होगी और न ही पिघलने का तापमान। जब उन्होंने इसे 20 महीनों तक 23°F (घाटी के सामान्य ग्रीष्मकालीन तापमान) पर रखा, तो मिट्टी में जीवन के कोई लक्षण नहीं दिखे। लेकिन जब उन्होंने मिट्टी के नमूनों को हिमांक से कुछ डिग्री ऊपर गर्म किया, तो कुछ में जीवाणुओं की वृद्धि देखी गई।
उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों ने पाया है कि बैक्टीरिया कोशिकाएँ हज़ारों साल बाद भी ग्लेशियरों में जीवित रहती हैं। जब वे फँस जाती हैं, तो कोशिकाओं का चयापचय लाखों गुना धीमा हो सकता है। वे ऐसी अवस्था में पहुँच जाती हैं जहाँ वे अब विकसित नहीं होतीं, बल्कि केवल बर्फ़ में प्रवेश करने वाली ब्रह्मांडीय किरणों से हुई डीएनए क्षति की मरम्मत करती हैं। गुडइयर का अनुमान है कि ये "धीमी गति से जीवित बचे" वे ही हो सकते हैं जो उन्हें कॉलेज वैली में मिले थे—उन्हें संदेह है कि अगर ड्रैगोन और फायरर ने दस गुना ज़्यादा मिट्टी का विश्लेषण किया होता, तो वे उन्हें रॉबर्ट्स मैसिफ़ या श्रोएडर माउंटेन में पा सकते थे।
गेन्सविले स्थित फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में अंटार्कटिका के सूक्ष्मजीवों का अध्ययन करने वाले ब्रेंट क्रिस्टनर का मानना ​​है कि ये उच्च ऊंचाई वाली, शुष्क मिट्टी मंगल ग्रह पर जीवन की खोज में मदद कर सकती है।
उन्होंने बताया कि 1976 में मंगल ग्रह पर उतरे वाइकिंग 1 और वाइकिंग 2 अंतरिक्ष यान ने जीवन-खोज प्रयोग किए थे, जो आंशिक रूप से अंटार्कटिका के तट के पास निचली मिट्टी के अध्ययन पर आधारित थे, जिसे शुष्क घाटियाँ कहा जाता है। इनमें से कुछ मिट्टी गर्मियों में पिघले पानी से गीली हो जाती है। इनमें न केवल सूक्ष्मजीव होते हैं, बल्कि कुछ जगहों पर छोटे कीड़े और अन्य जीव भी पाए जाते हैं।
इसके विपरीत, माउंट रॉबर्ट्स और माउंट श्रोएडर की ऊंची, सूखी मिट्टी मंगल ग्रह के उपकरणों के लिए बेहतर परीक्षण स्थल उपलब्ध करा सकती है।
क्रिस्टनर ने कहा, "मंगल की सतह बहुत खराब है। पृथ्वी पर कोई भी जीव सतह पर जीवित नहीं रह सकता, कम से कम ऊपर के एक-दो इंच पर तो नहीं।" जीवन की तलाश में वहाँ जाने वाले किसी भी अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के कुछ सबसे दुर्गम स्थानों पर भी काम करने के लिए तैयार रहना होगा।
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