Feldbasierte Planetenschutzoperationen für Schmelzsonden:Validierung des sauberen Zugangs zum Ökosystem Blood Falls, Antarktis und Englazial

Subglaziale Umgebungen auf der Erde bieten wichtige Analogien zu Ocean World-Zielen in unserem Sonnensystem.Diese einzigartigen mikrobiellen Ökosysteme sind aufgrund der Herausforderungen des Zugangs durch dickes Gletschereis (zige bis hunderte Meter) noch wenig erforscht.Darüber hinaus müssen Untereissammlungen auf saubere Weise durchgeführt werden, um die Probenintegrität für nachfolgende mikrobiologische und geochemische Analysen sicherzustellen.

Subglaziale Umgebungen auf der Erde bieten wichtige Analogien zu Ocean World-Zielen in unserem Sonnensystem.Diese einzigartigen mikrobiellen Ökosysteme sind aufgrund der Herausforderungen des Zugangs durch dickes Gletschereis (zige bis hunderte Meter) noch wenig erforscht.Darüber hinaus müssen Untereissammlungen auf saubere Weise durchgeführt werden, um die Probenintegrität für nachfolgende mikrobiologische und geochemische Analysen sicherzustellen.

Wir beschreiben die feldbasierte Reinigung einer Schmelzsonde, die zum Sammeln von Soleproben aus einem Gletscherkanal bei verwendet wurde Blood Falls, Antarktis, für geomikrobiologische Studien.Wir verwendeten eine thermoelektrische Schmelzsonde namens IceMole, die minimalinvasiv konzipiert wurde, da die logistischen Anforderungen zur Unterstützung der Bohrarbeiten gering waren und die Sonde auch in abgelegenen Feldumgebungen gereinigt werden konnte, um mögliche Kontaminationen zu minimieren.

In unserer Studie wurde die äußere Keimbelastung auf die IceMole wurde auf Werte reduziert, die in den meisten Reinräumen gemessen wurden, und unter die des Eises, das unser Probenahmeziel umgibt.Während des Reinigungsprozesses wurden potenzielle mikrobielle Verunreinigungen festgestellt;Allerdings wurden in der endgültigen englischen Probe, die mit dem IceMole gesammelt wurde, nur sehr wenige nachgewiesen und waren in extrem geringer Häufigkeit vorhanden (ca. 0,063 % der 16S-rRNA-Gen-Amplikonsequenzen).

Dieses Reinigungsprotokoll kann dazu beitragen, die Kontamination bei der Arbeit an abgelegenen Feldstandorten zu minimieren, die mikrobiologische Probenahme von terrestrischen subglazialen Umgebungen mithilfe von Schmelzsonden zu unterstützen und dabei zu helfen, die Herausforderungen des Planetenschutzes für analoge Missionskonzepte von Ocean World zu ermitteln.

Jüngste Entdeckungen weit verbreiteter flüssiger Wasser- und mikrobieller Ökosysteme unterhalb der Eisschilde der Antarktis haben großes Interesse an der Untersuchung der subglazialen Umgebung der Antarktis geweckt.Das Verständnis der subglazialen Hydrologie, des Fortbestehens des Lebens in ausgedehnter Isolation sowie der Entwicklung und Stabilität subglazialer Lebensräume erfordert einen integrierten, interdisziplinären Ansatz.Das Verbundprojekt „Minimal Invasive Direct Glacial Exploration (MIDGE) of the Biogeochemistry, Hydrology and Glaciology of Blood Falls, McMurdo Dry Valleys“ wird geophysikalische Messungen, molekulare mikrobielle Ökologie und geochemische Analysen integrieren, um ein einzigartiges antarktisches subglaziales System namens Blood Falls zu erforschen.

Blood Falls ist eine hypersaline, subglaziale Sole, die eine aktive mikrobielle Gemeinschaft unterstützt.Die subglaziale Sole wird aus einer Spalte an der Oberfläche des Taylor-Gletschers freigesetzt und bietet einen zugänglichen Zugang zu einem subglazialen Ökosystem der Antarktis.Aktuelle geochemische und molekulare Analysen belegen eine Meeresquelle für die Salze und Mikroorganismen in Blood Falls.Das letzte Mal, dass Meeresgewässer diesen Teil der McMurdo-Trockentäler überschwemmten, war im späten Tertiär, was darauf hindeutet, dass die Sole uralt ist.Dennoch wurden noch keine direkten Proben von der subglazialen Quelle von Blood Falls gesammelt, und über den Ursprung dieser Sole oder die Zeitspanne, in der sie unterhalb des Taylor-Gletschers versiegelt war, ist wenig bekannt.Radarprofile, die in der Nähe von Blood Falls gesammelt wurden, zeigen einen möglichen Fehler im subglazialen Substrat auf, der zur Erklärung der lokalisierten und episodischen Natur der Solefreisetzung beitragen könnte.Es bleibt jedoch unklar, was die episodische Freisetzung von Sole ausschließlich an der Blood Falls-Spalte auslöst oder in welchem ​​Ausmaß sich die Sole auf ihrem Weg an die Oberfläche verändert.

Ziel des MIDGE-Projekts ist es, den Mechanismus der Solefreisetzung bei Blood Falls zu bestimmen, Veränderungen in der Geochemie und der mikrobiellen Gemeinschaft innerhalb des Gletscherkanals zu bewerten und zu beurteilen, ob das Wasser von Blood Falls einen deutlichen Einfluss auf den thermischen und Spannungszustand des Taylor-Gletschers hat die am besten untersuchten Polargletscher in der Antarktis.Die geophysikalische Untersuchung der glaziologischen Struktur und des Mechanismus der Solefreisetzung wird GPR, GPS und ein kleines passives seismisches Netzwerk nutzen.Gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern, dem „Ice Mole“-Team der FH Aachen, Deutschland (gefördert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR), wird MIDGE innovative, minimalinvasive Technologien für den sauberen Zugang und die Entnahme von Soleproben aus der Tiefe entwickeln und einsetzen innerhalb des Blood Falls-Entwässerungssystems.

Diese Technologien ermöglichen die Entnahme von Soleproben entfernt von der Oberfläche (bis zu mehreren zehn Metern) für geochemische Analysen und mikrobielle Struktur-Funktions-Experimente.Es bestehen Bedenken hinsichtlich der Kontamination unberührter subglazialer Umgebungen durch chemische und biologische Materialien, die beim Bohrprozess entstehen.und MIDGE wird Daten zur Wirksamkeit thermoelektrischer Sonden für den sauberen Zugang und die Entnahme repräsentativer subglazialer Proben liefern.Antarktische subglaziale Umgebungen bieten eine hervorragende Gelegenheit zur Erforschung der Überlebensfähigkeit und Anpassungsfähigkeit mikrobiellen Lebens und sind potenzielle terrestrische Analoga für Lebensräume auf eisigen Planetenkörpern.Das MIDGE-Projekt bietet eine tragbare, vielseitige und saubere Alternative zu Heißwasser und mechanischem Bohren und wird die Erforschung der subglazialen Hydrologie und Ökosystemfunktion ermöglichen und gleichzeitig erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von Technologien für die minimalinvasive und saubere Probenahme von Eissystemen erzielen.

Quelle : Astrobiologie