Un rendu du Mars 20/20 Rover, avec l'aimable autorisation de la NASA.
La recherche de la biologie sur la planète voisine Mars ne se déroulera pas comme un film hollywoodien mettant en vedette de petits hommes verts. Plutôt, de nombreux scientifiques sont d'accord s'il y avait de la vie sur la planète rouge, il se présentera probablement comme une bactérie fossilisée. Pour le trouver, les astrobiologistes devront probablement décoder l'analyse chimique d'échantillons de roche effectuée par un rover (comme celui que la NASA prévoit d'envoyer sur Mars en 2020). Ce n'est qu'alors que l'humanité pourra savoir de manière concluante que la vie existe au-delà de la Terre.
Un nouvel article dans la revue Astrobiologie suggère que la NASA et d'autres à la recherche de preuves de la biologie martienne sous la forme de "microfossiles" pourraient utiliser l'élément vanadium en combinaison avec la spectroscopie Raman sur des matériaux organiques comme biosignatures pour confirmer les traces de vie extraterrestre.
« Vous avez du pain sur la planche si vous cherchez des microfossiles dans d'anciennes roches sédimentaires ici sur Terre, et encore plus sur Mars, " a déclaré Craig Marshall, l'auteur principal de l'article et professeur agrégé de géologie à l'Université du Kansas. "Sur Terre, les roches sont là depuis 3,5 milliards d'années, et les collisions et réalignements tectoniques ont mis beaucoup de stress et de pression sur les roches. Aussi, ces roches peuvent être enterrées, et la température augmente avec la profondeur."
Marshall compare un ancien micro-organisme martien potentiel à un morceau de steak du supermarché dans une cocotte-minute.
"Vous pouvez voir qu'un steak a l'air biologique - il y a du sang qui en coule, " dit-il. " Alors, vous le mettez dans une cocotte-minute pendant très longtemps, et vous vous retrouvez avec du charbon de bois. Il pourrait s'agir de charbon abiotique, ou il pourrait être fabriqué à partir de chaleur et de pression sur des matériaux organiques. De nombreux composés biologiques sont détruits et déchirés par la chaleur et la pression, et vous vous retrouvez avec des résidus de carbone. Nous pouvons voir ce carbone avec la spectroscopie Raman."
En effet, depuis quelque temps paléontologues et astrobiologistes à la recherche de morceaux de vie sur Mars ont utilisé la spectroscopie Raman, une technique qui peut révéler la composition cellulaire d'un échantillon.
Image de photomicrographie à fond clair du grand acritarque leiosphaerid analysé dans ce travail. Crédit :Université du Kansas
"Les gens disent, « Si cela ressemble à la vie et a un signal Raman de carbone, alors nous avons la vie, ' », a déclaré Marshall. « Mais, bien sûr, nous savons qu'il peut y avoir des matériaux carbonés fabriqués dans d'autres processus, comme dans les cheminées hydrothermales, qui ressemblent à des microfossiles qui ont également un certain signal de carbone. Les gens fabriquent également artificiellement de merveilleuses structures de carbone qui ressemblent à des microfossiles, exactement les mêmes. Donc, nous sommes maintenant à un stade où il est vraiment difficile de dire s'il existe une vie uniquement basée sur la morphologie et la spectroscopie Raman."
Dans le nouveau journal, Marshall et ses co-auteurs proposent une voie vers une vérification à toute épreuve que les microfossiles étaient autrefois vivants. Selon les chercheurs, la technique proposée pourrait être réalisable avec l'instrumentation déjà prévue pour la mission du rover NASA 2020 pour explorer les zones de Mars où l'environnement ancien aurait pu favoriser la vie microbienne.
Les chercheurs comprenaient Alison Olcott Marshall à KU, Jade Aitken et Peter Lay de l'Université de Sydney, Barry Lai du Laboratoire national d'Argonne, Pierre Breuer de la Saudi Arabian Oil Co. et Philippe Steemans de l'Université de Liège.
Cartes de distribution micro-XRF en fausses couleurs pour V, Fe, et S d'un seul léiosphaéridé. Les densités de surface maximales sont données en g/cm2 pour chaque élément en haut de chaque carte. La dispersion est montrée dans le Sa, qui peut être utilisé comme indicateur de l'épaisseur et de la densité de l'échantillon. Crédit :Université du Kansas
"Nous avons appliqué une nouvelle technique appelée microscopie à fluorescence X—elle examine la composition élémentaire, " dit Marshall. " Le vanadium est un élément du tableau périodique, un métal de transition. Il a été démontré qu'il peut se substituer à des composés biologiques. Si vous ne pouvez pas déterminer sans ambiguïté si quelque chose est biologique ou non avec la morphologie et la spectroscopie Raman en tandem, nous pourrions peut-être rechercher un élément biologique connu, comme le vanadium. Puis, si le matériau qui ressemblait à un microfossile, et avait l'air carboné avec la spectroscopie Raman - et avait du vanadium - c'est une nouvelle façon de découvrir si quelque chose était vraiment de la biologie. »
Selon les chercheurs, le vanadium peut être trouvé dans le pétrole brut, asphalte et schiste noir, formé à partir de sources biologiques reconnues.
"Le vanadium se complexifie dans la molécule de chlorophylle, " Dit Marshall. « Les chlorophylles ont généralement du magnésium au centre – sous l'enfouissement, le vanadium remplace le magnésium. La molécule de chlorophylle s'emmêle dans la matière carbonée, préservant ainsi le vanadium. C'est comme si vous aviez une corde stockée dans votre garage et avant de la ranger, vous l'enveloppez pour pouvoir la défaire la prochaine fois que vous en aurez besoin. Mais au fil du temps sur le sol du garage, il s'emmêle, les choses s'y accrochent. Même quand tu secoues fort cette corde, les choses ne sortent pas. C'est un désordre emmêlé. De la même manière, si vous regardez un matériau carboné, il y a un enchevêtrement de feuilles de carbone et vous avez le vanadium mélangé."
Marshall et ses collègues ont prouvé le concept de tester le vanadium sur des microfossiles connus avec des origines biologiques reconnues sur Terre - des microfossiles organiques appelés acritarques qui pourraient ne pas être loin des types de traces de vie pouvant exister sur la planète rouge.
"Nous avons testé des acritarques pour faire une preuve de concept sur un microfossile où il ne fait aucun doute que nous examinons une biologie ancienne préservée, " dit Marshall. " L'âge de ce microfossile que nous pensons être du Dévonien. Ces types sont des micro-organismes aquatiques - on pense qu'ils sont des microalgues, une cellule eucaryote, plus avancé que bactérien. Nous avons trouvé la teneur en vanadium que vous attendez dans le matériel cyanobactérien."
Le travail a été soutenu par une subvention de recherche internationale de l'ARC (IREX) à la recherche de biosignatures pour la vie extracellulaire, le synchrotron australien, et le Département de l'énergie de la source avancée de photons, Laboratoire National d'Argonne.
Lorsque Marshall était boursier ARC à l'Université de Sydney, avant de venir à KU, il a travaillé avec le groupe de co-auteur Lay.
« Nous prévoyons d'entreprendre d'autres travaux de spectroscopie Raman sur les matériaux carbonés en utilisant l'imagerie nanospectroscopique, " Lay a déclaré. "Ces recherches intéressent également les chercheurs du programme spatial européen sur Mars Explorer, puisqu'un autre chercheur sur la bourse ARC, bien que ne travaillant pas sur cet aspect, était Howell Edwards, qui a été impliqué dans l'instrumentation du Mars Explorer."
Marshall a déclaré que la technique de vérification à base de vanadium de son équipe de recherche mérite l'attention des scientifiques de la NASA qui planifient la mission Mars 2020. Heureusement, le chercheur de la KU a de bons contacts à l'agence spatiale.
"J'espère que quelqu'un à la NASA lira le journal, " dit Marshall. " Chose intéressante, le scientifique qui est le chercheur principal en chef du spectromètre à rayons X de la sonde spatiale, ils l'appellent le PIXL, était son premier étudiant diplômé de l'Université Macquarie, avant ses temps KU. Je pense que je vais lui envoyer le papier par e-mail et lui dire, « Cela pourrait être intéressant. »
