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 कोई जीवन नहीं है। यह मिट्टी अंटार्कटिका के अंदरूनी हिस्से में हवा से बहने वाली दो चट्टानी चोटियों से आती है, जो दक्षिणी ध्रुव से 300 मील दूर है, जहाँ हज़ारों फ़ीट की बर्फ़ पहाड़ों को भेदती है।
यूनिवर्सिटी ऑफ कोलोराडो बोल्डर के माइक्रोबियल इकोलॉजिस्ट नोआह फ़ियरर, जिनकी टीम मिट्टी का अध्ययन करती है, कहते हैं, "लोगों ने हमेशा सोचा है कि सूक्ष्मजीव मज़बूत होते हैं और कहीं भी रह सकते हैं।" आखिरकार, एकल-कोशिका वाले जीव 200 डिग्री फ़ारेनहाइट से ज़्यादा तापमान वाले हाइड्रोथर्मल वेंट में, अंटार्कटिका में आधे 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 के काम के बाद भी, फ़ेरर और उनके डॉक्टरेट छात्र निकोलस ड्रैगन को अभी भी अंटार्कटिक मिट्टी में जीवन के कोई संकेत नहीं मिले हैं।
फायरर और ड्रैगन ने 11 अलग-अलग पर्वत श्रृंखलाओं की मिट्टी का अध्ययन किया, जो विभिन्न प्रकार की स्थितियों का प्रतिनिधित्व करती है। निचले और कम ठंडे पर्वतीय क्षेत्रों से आने वाली मिट्टी में बैक्टीरिया और कवक होते हैं। लेकिन दो सबसे ऊंची, सबसे शुष्क और सबसे ठंडी पर्वत श्रृंखलाओं के कुछ पहाड़ों में जीवन के कोई संकेत नहीं हैं।
फेरर ने कहा, "हम यह नहीं कह सकते कि वे बाँझ हैं।" माइक्रोबायोलॉजिस्ट 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 है।"
क्या कुछ मिट्टी वास्तव में जीवन से रहित है या बाद में पता चला है कि उसमें कुछ जीवित कोशिकाएँ हैं, हाल ही में जेजीआर बायोजियोसाइंसेज पत्रिका में प्रकाशित नए निष्कर्ष मंगल ग्रह पर जीवन की खोज में मदद कर सकते हैं। अंटार्कटिक की मिट्टी स्थायी रूप से जमी हुई है, ज़हरीले लवणों से भरी हुई है, और दो मिलियन वर्षों से इसमें ज़्यादा तरल पानी नहीं है - मंगल ग्रह की मिट्टी के समान।
इन्हें जनवरी 2018 में ट्रांसअंटार्कटिक पर्वतों के सुदूर क्षेत्रों में राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्तपोषित अभियान के दौरान एकत्र किया गया था। वे महाद्वीप के अंदरूनी हिस्से से होकर गुज़रते हैं, जो पूर्व में उच्च ध्रुवीय पठार को पश्चिम में निचली बर्फ़ से अलग करते हैं। वैज्ञानिकों ने शेकलटन ग्लेशियर पर शिविर स्थापित किया, जो बर्फ़ का 60 मील लंबा कन्वेयर बेल्ट है जो पहाड़ों में एक खाई से नीचे बहता है। उन्होंने हेलीकॉप्टरों का उपयोग करके ऊँचाई पर उड़ान भरी और ग्लेशियर के ऊपर और नीचे नमूने एकत्र किए।
समुद्र तल से कुछ सौ फीट ऊपर, ग्लेशियर के तल पर गर्म, गीले पहाड़ों में, उन्होंने पाया कि मिट्टी में तिल के बीज से भी छोटे जीव रहते हैं: सूक्ष्म कीड़े, आठ पैरों वाले टार्डिग्रेड्स, रोटिफ़र्स और छोटे कीड़े। जिन्हें स्प्रिंगटेल कहा जाता है। पंख वाले कीड़े। इन नंगी, रेतीली मिट्टी में एक अच्छी तरह से तैयार लॉन में पाए जाने वाले बैक्टीरिया की मात्रा का एक हज़ारवां हिस्सा भी नहीं होता है, जो सतह के नीचे छिपे छोटे शाकाहारी जीवों के लिए भोजन प्रदान करने के लिए पर्याप्त है।
लेकिन जैसे-जैसे टीम ग्लेशियर में गहरे ऊंचे पहाड़ों पर गई, जीवन के ये संकेत धीरे-धीरे गायब होते गए। ग्लेशियर के शीर्ष पर, उन्होंने दो पहाड़ों - माउंट श्रोएडर और माउंट रॉबर्ट्स - का दौरा किया, जो 7,000 फीट से अधिक ऊंचे हैं।
यूटा के प्रोवो में ब्रिघम यंग यूनिवर्सिटी के जीवविज्ञानी बायरन एडम्स, जिन्होंने इस परियोजना का नेतृत्व किया था, याद करते हैं कि श्रोएडर माउंटेन की यात्राएँ क्रूर थीं। इस गर्मी के दिन तापमान 0°F के करीब है। तेज़ हवा ने धीरे-धीरे बर्फ और बर्फ को वाष्पित कर दिया, जिससे पहाड़ नंगे हो गए, रेत खोदने के लिए लाए गए बगीचे के फावड़ों को उठाने और फेंकने के लिए लगातार खतरा बना रहा। भूमि लाल रंग की ज्वालामुखीय चट्टानों से ढकी हुई है जो हवा और बारिश के कारण सैकड़ों लाखों वर्षों में नष्ट हो गई हैं, जिससे वे गड्ढेदार और चमकदार हो गई हैं।
जब वैज्ञानिकों ने चट्टान को उठाया, तो उन्होंने पाया कि इसका आधार सफेद लवणों की परत से ढका हुआ था - परक्लोरेट, क्लोरेट और नाइट्रेट के विषैले क्रिस्टल। रॉकेट ईंधन और औद्योगिक ब्लीच में इस्तेमाल होने वाले संक्षारक-प्रतिक्रियाशील लवण परक्लोरेट और क्लोरेट भी मंगल की सतह पर प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। पानी के बिना इन सूखे अंटार्कटिक पहाड़ों पर नमक जमा हो जाता है।
एडम्स ने कहा, "यह मंगल ग्रह पर नमूना लेने जैसा है।" जब आप फावड़ा चलाते हैं, तो "आपको पता चलता है कि आप हमेशा के लिए मिट्टी को हिलाने वाली पहली चीज़ हैं - शायद लाखों सालों में।"
शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया कि इतनी ऊँचाई पर और सबसे कठोर परिस्थितियों में भी, उन्हें मिट्टी में जीवित सूक्ष्मजीव मिलेंगे। लेकिन 2018 के अंत में वे उम्मीदें फीकी पड़ने लगीं, जब ड्रैगन ने मिट्टी में सूक्ष्मजीवी डीएनए का पता लगाने के लिए पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) नामक तकनीक का इस्तेमाल किया। 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 माउंट श्रोएडर और रॉबर्ट्स मैसिफ़ सहित ऊँचाई से लिए गए ज़्यादातर नमूनों (20%) का किसी भी नतीजे के लिए 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 प्रयोगशाला उपकरण में कुछ गड़बड़ है।
ड्रैगन ने जीवन के संकेतों की खोज के लिए कई अतिरिक्त प्रयोग किए। उन्होंने मिट्टी को ग्लूकोज से उपचारित किया ताकि यह देखा जा सके कि मिट्टी में मौजूद कुछ जीव इसे कार्बन डाइऑक्साइड में बदल देते हैं या नहीं। वह एटीपी नामक एक रसायन की खोज करने की कोशिश कर रहा था, जिसका उपयोग पृथ्वी पर सभी जीवन ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए करते हैं। कई महीनों तक, उन्होंने विभिन्न पोषक तत्वों के मिश्रण में मिट्टी के टुकड़ों की खेती की, मौजूदा सूक्ष्मजीवों को कॉलोनियों में बढ़ने के लिए मनाने की कोशिश की।
फेरेल ने कहा, "निक ने इन नमूनों पर पूरी ताकत लगा दी।" इन सभी परीक्षणों के बावजूद, उन्हें कुछ मिट्टी में कुछ भी नहीं मिला। "यह वाकई आश्चर्यजनक है।"
कनाडा के गुएल्फ़ विश्वविद्यालय में पर्यावरण माइक्रोबायोलॉजिस्ट जैकलीन गुरडियल ने परिणामों को "आकर्षक" बताया, खास तौर पर ड्रैगन के प्रयासों को, जो यह निर्धारित करने में लगे थे कि किसी दिए गए स्थान पर सूक्ष्मजीवों को खोजने की संभावना को कौन से कारक प्रभावित करते हैं। उन्होंने पाया कि उच्च ऊंचाई और उच्च क्लोरेट सांद्रता जीवन का पता लगाने में विफलता के सबसे मजबूत भविष्यवक्ता थे। "यह एक बहुत ही दिलचस्प खोज है," गुडइयर ने कहा। "यह हमें पृथ्वी पर जीवन की सीमाओं के बारे में बहुत कुछ बताता है।"
वह इस बात से पूरी तरह आश्वस्त नहीं हैं कि उनकी मिट्टी सचमुच बेजान है, इसका एक कारण अंटार्कटिका के दूसरे हिस्से में उनके अपने अनुभव भी हैं।
कई साल पहले, उन्होंने ट्रांसअंटार्कटिक पर्वतों में एक समान वातावरण से मिट्टी का अध्ययन किया, शेकलटन ग्लेशियर से 500 मील उत्तर-पश्चिम में एक जगह जिसे यूनिवर्सिटी वैली कहा जाता है, जिसमें 120,000 वर्षों से महत्वपूर्ण नमी या पिघलने का तापमान नहीं रहा होगा। जब उन्होंने इसे 23 डिग्री फ़ारेनहाइट पर 20 महीने तक इनक्यूबेट किया, जो घाटी में गर्मियों का एक सामान्य तापमान है, 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 बैक्टीरिया की वृद्धि देखी गई।
उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों ने पाया है कि बैक्टीरिया कोशिकाएं ग्लेशियरों में हज़ारों साल बाद भी जीवित रहती हैं। जब वे फंस जाती हैं, तो कोशिका का चयापचय लाखों गुना धीमा हो सकता है। वे एक ऐसी स्थिति में चले जाते हैं जिसमें वे अब और नहीं बढ़ते हैं, लेकिन केवल बर्फ में घुसने वाली कॉस्मिक किरणों के कारण होने वाले डीएनए क्षति की मरम्मत करते हैं। गुडइयर का अनुमान है कि ये "धीमी गति से जीवित बचे" वे हो सकते हैं जो उन्हें कॉलेज वैली में मिले थे - उन्हें संदेह है कि अगर ड्रैगन और फायरर ने 10 गुना अधिक 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 वाइकिंग 1 और वाइकिंग 2 अंतरिक्ष यान, जो 1976 में मंगल ग्रह पर उतरे थे, ने जीवन-पता लगाने वाले प्रयोग किए थे, जो आंशिक रूप से अंटार्कटिका के तट के पास निचली मिट्टी के अध्ययन पर आधारित थे, जिसे ड्राई वैलीज़ कहा जाता है। इनमें से कुछ मिट्टी गर्मियों में पिघले पानी से गीली हो जाती है। इनमें न केवल सूक्ष्मजीव होते हैं, बल्कि कुछ स्थानों पर छोटे कीड़े और अन्य जानवर भी होते हैं।
इसके विपरीत, माउंट रॉबर्ट्स और माउंट श्रोएडर की ऊंची, शुष्क 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 की एक या दो इंच की सतह पर तो नहीं। जीवन की तलाश में वहां जाने वाले किसी भी अंतरिक्ष यान को पृथ्वी पर सबसे कठोर स्थानों में से कुछ में काम करने के लिए तैयार रहना चाहिए।
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