Des expériences en laboratoire sur Terre peuvent désormais simuler les conditions dans lesquelles la vie pourrait émerger sur la lune de Saturne Encelade, ainsi que d'autres mondes extraterrestres glacés, selon une nouvelle recherche publiée dans le numéro de septembre 2017 de la revue Astrobiologie .

Comme il y a de la vie pratiquement partout où il y a de l'eau sur Terre, les chercheurs à la recherche de vie extraterrestre se concentrent souvent sur les planètes dans les zones habitables des étoiles, qui sont les régions autour des étoiles où il fait suffisamment chaud pour que les mondes possèdent de l'eau à leur surface. Cependant, au cours des dernières décennies, les scientifiques ont de plus en plus trouvé des preuves pour les océans - et, potentiellement, la vie - cachée sous les croûtes glacées d'endroits tels que les lunes de Jupiter Europe, Ganymède et Callisto, et les lunes de Saturne Encelade et Titan.

Sur Terre, on pense souvent que la vie est née près des sources hydrothermales, qui comprennent des sources chaudes sur terre, ainsi que des fissures près des volcans sous-marins. De nombreuses recherches ont suggéré que les lunes glacées pourraient également abriter des cheminées hydrothermales actives sur leurs fonds océaniques. Encelade est particulièrement intéressant car les données du vaisseau spatial Cassini de la NASA suggèrent qu'il y a une activité dans son océan impliquant des températures dépassant 90 degrés Celsius (194 degrés Fahrenheit), qui à son tour fait allusion au chauffage géothermique par des bouches hydrothermales.

Actuellement, de nombreux groupes de scientifiques simulent expérimentalement la chimie prébiotique - les réactions chimiques qui pourraient conduire à la vie - dans toutes sortes d'environnements potentiels, y compris les bouches hydrothermales, trouvé sur la jeune Terre et d'autres mondes comme Encelade.

"La Terre primitive au début de la vie était une planète tellement différente de la Terre que nous connaissons aujourd'hui, et les échantillons de roches de cette époque sont rares ou inexistants, " dit l'auteur principal de l'étude, Laurie Barge, astrobiologiste au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie. "Nous pouvons en apprendre beaucoup sur le dernier ancêtre commun de la vie en étudiant la vie moderne, mais pour comprendre comment fonctionnait à l'origine le chemin de la géochimie à la biochimie, nous n'avons pas d'autre choix que de simuler la Terre primitive en laboratoire."

Étant donné que les chercheurs simulent expérimentalement la chimie prébiotique de la Terre, « pourquoi pas Encelade ou les autres mondes océaniques ? » dit Barge. "C'est bien qu'au laboratoire, nous avons la capacité de faire des expérimentations qui sont de petits micro-environnements de lieux qui seraient extrêmement difficiles, sinon impossible, à visiter ou à déguster, comme l'océan primitif de la Terre il y a quatre milliards d'années, ou les minéraux qui pourraient se former sur le fond marin d'Encelade aujourd'hui."

Réactions chimiques

Un ensemble d'activités qui pourraient avoir lieu dans les systèmes de ventilation hydrothermale des mondes glacés, et que les scientifiques simulent, sont des réactions entre l'eau et la roche. Par exemple, en serpentinisation, l'eau hydrothermale réagit avec l'olivine minérale de la croûte océanique. La serpentinisation introduit des produits chimiques dans l'eau qui, quand ils réagissent avec l'eau de mer, peuvent former des structures en forme de cheminée qui, sur Terre, pourrait avoir concentré des matières organiques ensemble pour que la vie puisse émerger.

Pour simuler les réactions chimiques qui pourraient se produire entre l'eau et la roche sur des mondes comme Europe et Encelade, différents groupes de chercheurs utilisent des "réacteurs hydrothermaux". Il s'agit de deux réservoirs sous pression, un contenant un fluide hydrothermal simulé, l'autre eau de mer simulée. Dans ces expériences, les liquides s'écoulent devant un lit contenant une variété de minéraux, comme la roche volcanique synthétique. Les scientifiques peuvent ensuite analyser les produits chimiques contenus dans ces fluides pour rechercher des signes de réactions spécifiques.

Pour synthétiser les types de structures en forme de cheminée que l'on trouve dans de nombreux évents hydrothermaux, des équipes de recherche ont injecté lentement des solutions chargées de minéraux dans des bocaux en verre remplis d'un fluide imitant l'eau de mer. Selon les concentrations des différents produits chimiques utilisés pour faire croître ces structures, les cheminées peuvent être soit des monticules avec un seul centre creux, soit des "jardins chimiques" avec de multiples tubes creux. Selon Barge et ses collègues, des expériences antérieures ont montré que les minéraux de ces structures pourraient aider à former de petits composés organiques à partir de blocs de construction inorganiques.

Les pressions, les températures et les compositions des fluides et des roches dans toutes ces expériences peuvent être facilement adaptées pour correspondre aux types de conditions trouvées sur le fond marin d'Encelade.

"Il y a encore beaucoup d'incertitudes sur les spécificités de l'environnement dans lequel la vie a commencé, " dit Barge. " Nous pensons donc que la meilleure stratégie pour étudier ces questions en laboratoire est de concevoir des expériences modulaires, ce qui signifie que vous pouvez substituer différents ingrédients et parties pour tester les effets des choses individuellement."

En tout, researchers can use these experiments to explore different ideas about how the chemistry in alien oceans might work.

"It's exciting that so many different groups are working on pieces of this problem, and hopefully we will eventually be able to accurately simulate what prebiotic reactions might have taken place on early Earth or on the ocean worlds, " Barge said.

This story is republished courtesy of NASA's Astrobiology Magazine. Explore the Earth and beyond at www.astrobio.net .