Forskare använder teknik från Xylem för att utforska livets ursprung på jorden

Vad kan en antarktisk sjö säga oss om livets ursprung på jorden? Och hur kan den leda oss i vårt sökande efter liv på planeten Mars? Det här är några av de frågor som forskare hoppas kunna besvara med hjälp Xylems YSI-teknik när de dyker djupt ned under ytan i den antarktiska sjön Untersee. Följ med på deras resa tre miljarder år bakåt i tiden.

När Dale Andersen tar sig ned under den tre meter tjocka isen i sjön Untersees kalla vatten glider han in i en värld helt avskärmad från resten av Antarktis. Medan han sjunker allt längre ned med sin lina ser han små konformade strukturer som kallas stromatoliter utmed sjöbotten. Dessa 30 till 60 centimeter höga konformationer har bildats under eoner, lager för submillimeter tunna lager av ett cyanobakteriesläkte som heter Phormidium.

Innan Andersen och hans kolleger upptäckte stromatoliterna hade de aldrig påträffats i en nutida miljö och var bara ett minne från när jordens enda invånare var mikrober.

– Det är som ett vykort från tiden för tre miljarder år sedan. Om man vill skaffa sig en bild av hur ett ekosystem kunde se ut på den tiden utgör de här antarktiska sjöarna underbara skildringar av de tidiga mikroblandskapen, säger Andersen.

Ett fönster mot det förgångna och andra planeter

Andersen är forskare på Carl Sagan Center vid SETI Institute, en forskningsorganisation som ägnar sig åt att söka och studera liv och intelligens på andra planeter än jorden.

Även om Andersen har dykt i Untersee i över tio år blir han fortfarande lika fascinerad när han får se detta unika landskap. Det är ju fler människor som gått på månen än de som sett botten i den här sjön, i verkligheten, konstaterar han.

– Att förstå de här tidiga paleomiljöerna eller biosfärerna på vår egen planet är viktigt för att vi ska förstå hur vi ska söka efter liv på andra platser, säger Andersen.

”När vi undersöker de här antarktiska sjölandskapen tror vi att de kanske kan ge en liten skymt av hur Mars en gång såg ut. Kanske har mikrobiella ekosystem också funnits där - inte exakt som de här i Antarktis sjöar, men ändå något liknande.”

– Arbetet med stromatolitmiljöerna i den här sjön ger oss information som kan hjälpa oss i sökandet efter bevis för liv i paleolakustrina sediment på Mars. De anaeroba regionerna i Untersee-bassängen hjälper oss att fokusera på vad som kommer krävas för att söka efter liv i oceanerna på Enceladus och på Europa vilka är Jupiters och Saturnus yttre månar.

Mäter vattenkvaliteten med YSI-sonder

Untersee ligger i bergstrakterna i Dronning Maud Land i Östantarktis och är täckt av is året runt. För att ta sig dit flyger det tvärvetenskapliga forskarteamet från Kapstaden i Sydafrika till Antarktis för att landa på islandbanan vid Rysslands forskningsstation Novolazarevskaja. Därifrån blir det sedan en dagslång tur med skoter över isen.

Väl framme slår de läger och börjar borra hål i isen. Hålet gör de genom att cirkulera varmt vatten genom en cylindrisk spole som smälter isen och sakta tar sig ned i sjön för att skapa en väg ned för dykarna. Denna process kan ta mer än 24 timmar. Mindre hål med en diameter på 25 centimeter används för att sänka ned instrument och ta vattenprover.

Andersen är noga med att mäta vattenkvaliteten i hela vattenpelaren. Han använder en YSI EXO2-multiparametersond med smarta sensorer som mäter turbiditet, total förekomst av alger, pH-värde, redoxpotential (ORP), fluorescerande löst organisk substans (fDOM), löst syre (DO) och konduktivitet.

Genom att sakta sänka ned sonden, en meter eller bara en halv meter i taget, och samtidigt hålla ett öga på programvaran, försäkrar sig teamet om att de upptäcker varje subtil liten förändring i vattnets temperatur, syrehalt eller kemiska sammansättning.

Insikter om den globala uppvärmningens konsekvenser

Generellt är det en mycket lugn miljö under isen i Untersee med en extremt långsam cirkulation av vattnet genom sjön. Enligt Andersen skulle det ta ungefär en månad för en partikel att färdas de 6,5 kilometer som det är från ena änden till den andra. Men ibland händer ändå dramatiska saker även här.

När Andersen och hans kolleger gick igenom höjdmätningsdata från satelliter i början av 2019 såg de att vattennivån i Untersee plötsligt hade stigit två meter. Det såg ut som om en isbarriär hade spruckit vid en annan sjö cirka sex kilometer längre bort, Obersee. Uppskattningsvis hade den släppt ut 17,5 miljoner kubikmeter vatten i Untersee under tre veckors tid.

Grundat på efterföljande observationer och mätningar säger Andersen att detta sannolikt var något som inträffar med 300 till 500 års mellanrum. När Andersen återvände till Untersee i november 2019 satte han omedelbart ut en multiparametersond för att mäta vattenkvaliteten i sjön.

– Vi iakttog en större förändring i vattenkemin till följd av översvämningen. Mätningarna är viktiga och kommer hjälpa oss att förstå hur den globala uppvärmningen kommer påverka Untersees mikrobiella ekosystem de kommande åren, säger Andersen.

Medan Andersen beskriver världen han utforskar under isarna i Antarktis strömmar NASA:s rymdbil Perseverance flera gigabyte med bilder från ytan av planeten Mars. Även om Perseverance befinner sig 227 miljoner kilometer bort från Untersee möts de två världarna när forskare jämför bilder från båda platserna i sin ivriga strävan att förstå ursprunget till livet på vår planet och sökandet efter tecken på liv på andra planeter.

Se videon: Cold Warriors: Diving for Science in Antarktis

Läs hela reportaget och mer

Ladda ned nummer 9 av YSI:s gratistidning Mission: Water.

Alla foton ©Dale T. Andersen