عمليات الحماية الكوكبية الميدانية لمسبارات الذوبان:التحقق من صحة الوصول النظيف إلى شلالات الدم والقارة القطبية الجنوبية والنظام البيئي الإنجليزي

توفر البيئات تحت الجليدية على الأرض نظائرها المهمة لأهداف عالم المحيطات في نظامنا الشمسي.لا تزال هذه النظم البيئية الميكروبية الفريدة غير مدروسة بسبب تحديات الوصول عبر الجليد الجليدي السميك (عشرات إلى مئات الأمتار).بالإضافة إلى ذلك، يجب إجراء مجموعات تحت الجليد بطريقة نظيفة لضمان سلامة العينة للتحليلات الميكروبيولوجية والجيوكيميائية النهائية.

توفر البيئات تحت الجليدية على الأرض نظائرها المهمة لأهداف عالم المحيطات في نظامنا الشمسي.لا تزال هذه النظم البيئية الميكروبية الفريدة غير مدروسة بسبب تحديات الوصول عبر الجليد الجليدي السميك (عشرات إلى مئات الأمتار).بالإضافة إلى ذلك، يجب إجراء مجموعات تحت الجليد بطريقة نظيفة لضمان سلامة العينة للتحليلات الميكروبيولوجية والجيوكيميائية النهائية.

نحن نصف التنظيف الميداني لمسبار الذوبان الذي تم استخدامه لجمع عينات من الماء الملحي من داخل قناة نهر جليدي في شلالات الدم، القارة القطبية الجنوبية, ، للدراسات الجيوميكروبيولوجية.استخدمنا مسبار ذوبان كهروحراري يسمى IceMole والذي تم تصميمه بحيث يكون طفيف التوغل حيث أن المتطلبات اللوجستية لدعم عمليات الحفر كانت صغيرة ويمكن تنظيف المسبار، حتى في بيئة ميدانية نائية، وذلك لتقليل التلوث المحتمل.

في دراستنا، العبء الحيوي الخارجي على ايسمول تم تخفيضه إلى المستويات المقاسة في معظم الغرف النظيفة، وأقل من مستوى الجليد المحيط بهدف أخذ العينات.تم تحديد الملوثات الميكروبية المحتملة أثناء عملية التنظيف؛ومع ذلك، تم اكتشاف عدد قليل جدًا منها في العينة الإنجليزية النهائية التي تم جمعها باستخدام IceMole وكانت موجودة بكميات منخفضة للغاية (∼ 0.063٪ من تسلسلات جينات الرنا الريباسي 16S amplicon).

يمكن أن يساعد بروتوكول التنظيف هذا في تقليل التلوث عند العمل في المواقع الميدانية النائية، ودعم أخذ العينات الميكروبيولوجية من البيئات الأرضية تحت الجليدية باستخدام مجسات الذوبان، والمساعدة في إعلام تحديات حماية الكواكب لمفاهيم المهام التناظرية لـ Ocean World.

وقد ولدت الاكتشافات الأخيرة للمياه السائلة على نطاق واسع والنظم الإيكولوجية الميكروبية تحت الصفائح الجليدية في القطب الجنوبي اهتماما كبيرا بدراسة البيئات تحت الجليدية في القطب الجنوبي.يتطلب فهم الهيدرولوجيا تحت الجليدية، واستمرار الحياة في عزلة ممتدة، وتطور واستقرار الموائل تحت الجليدية، اتباع نهج متكامل متعدد التخصصات.سيقوم المشروع التعاوني، وهو الاستكشاف المباشر للجليديات ذات الحد الأدنى من التدخل (MIDGE) للكيمياء الجيولوجية الحيوية والهيدرولوجيا وعلم الجليد في شلالات الدم، في وادي ماكموردو الجاف، بدمج القياسات الجيوفيزيائية والبيئة الميكروبية الجزيئية والتحليلات الجيوكيميائية لاستكشاف نظام تحت جليدي فريد من نوعه في القطب الجنوبي يُعرف باسم شلالات الدم.

شلالات الدم عبارة عن محلول ملحي شديد الملوحة تحت الجليد يدعم مجتمعًا ميكروبيًا نشطًا.يتم إطلاق المحلول الملحي تحت الجليدي من الصدع الموجود على سطح نهر تايلور الجليدي، مما يوفر بوابة يمكن الوصول إليها إلى النظام البيئي تحت الجليدي في القطب الجنوبي.تدعم التحليلات الجيوكيميائية والجزيئية الحديثة وجود مصدر بحري للأملاح والكائنات الحية الدقيقة في شلالات الدم.آخر مرة غمرت فيها المياه البحرية هذا الجزء من وديان ماكموردو الجافة كانت خلال العصر الثالث المتأخر، مما يشير إلى أن المحلول الملحي قديم.ومع ذلك، لم يتم جمع أي عينات مباشرة من المصدر تحت الجليدي إلى شلالات الدم، ولا يُعرف سوى القليل عن أصل هذا المحلول الملحي أو مقدار الوقت الذي ظل فيه مغلقًا أسفل نهر تايلور الجليدي.تحدد ملفات الرادار التي تم جمعها بالقرب من Blood Falls خطأً محتملاً في الركيزة تحت الجليدية التي قد تساعد في تفسير الطبيعة الموضعية والعرضية لإطلاق المحلول الملحي.ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما الذي يؤدي إلى إطلاق المحلول الملحي بشكل عرضي حصريًا في صدع شلالات الدم أو إلى أي مدى يتغير المحلول الملحي أثناء طريقه إلى السطح.

يهدف مشروع MIDGE إلى تحديد آلية إطلاق المحلول الملحي في Blood Falls، وتقييم التغيرات في الكيمياء الجيولوجية والمجتمع الميكروبي داخل القناة الإنجليزية وتقييم ما إذا كانت مياه Blood Falls لها تأثير واضح على الحالة الحرارية والإجهادية لنهر تايلور الجليدي، أحد الأنهار الجليدية القطبية الأكثر دراسة في القارة القطبية الجنوبية.ستستخدم الدراسة الجيوفيزيائية للبنية الجليدية وآلية إطلاق المحلول الملحي نظام GPR ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وشبكة زلزالية سلبية صغيرة.بالتعاون مع المتعاونين الدوليين، سيقوم فريق "Ice Mole" من جامعة FH Aachen للعلوم التطبيقية بألمانيا (بتمويل من مركز الفضاء الألماني، DLR)، ستقوم MIDGE بتطوير ونشر تقنيات مبتكرة وقليلة التدخل للوصول النظيف واسترجاع عينات المياه المالحة من الأعماق. داخل نظام صرف شلالات الدم.

ستسمح هذه التقنيات بجمع عينات من المحلول الملحي بعيدًا عن السطح (حتى عشرات الأمتار) لإجراء التحليلات الجيوكيميائية وتجارب البنية والوظيفة الميكروبية.هناك قلق بشأن تلوث البيئات تحت الجليدية البكر من المواد الكيميائية والبيولوجية الكامنة في عملية الحفر؛وستوفر MIDGE بيانات حول فعالية المجسات الكهروحرارية للوصول النظيف واسترجاع العينات التمثيلية تحت الجليدية.توفر البيئات تحت الجليدية في القطب الجنوبي فرصة ممتازة للبحث في قابلية البقاء على قيد الحياة والقدرة على التكيف للحياة الميكروبية، وهي نظائر أرضية محتملة لموائل الحياة على الأجسام الكوكبية الجليدية.يقدم مشروع MIDGE بديلاً محمولاً ومتعدد الاستخدامات ونظيفًا للمياه الساخنة والحفر الميكانيكي وسيمكن من استكشاف الهيدرولوجيا تحت الجليدية ووظيفة النظام البيئي مع إحراز تقدم كبير نحو تطوير تقنيات لأخذ عينات نظيفة وقليلة التدخل من الأنظمة الجليدية.

مصدر : علم الأحياء الفلكي