Halite bleue et pointes de pince à épiler pour l'échelle. Crédit :Dr Queenie Hoi Shan Chan
Deux roches spatiales capricieuses, qui s'est séparément écrasé sur Terre en 1998 après avoir circulé dans la ceinture d'astéroïdes de notre système solaire pendant des milliards d'années, partager autre chose en commun :les ingrédients de la vie. Ce sont les premières météorites à contenir à la fois de l'eau liquide et un mélange de composés organiques complexes tels que des hydrocarbures et des acides aminés.
Une étude détaillée de la composition chimique de minuscules cristaux de sel bleus et violets prélevés sur ces météorites, qui comprenait les résultats d'expériences aux rayons X au laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l'Énergie (Berkeley Lab), a également trouvé des preuves du mélange passé et des parents probables du couple. Il s'agit notamment de Cérès, une planète naine qui est le plus gros objet de la ceinture d'astéroïdes, et l'astéroïde Hebe, une source majeure de météorites qui tombent sur Terre.
L'étude, publié le 10 janvier dans la revue Avancées scientifiques , fournit la première exploration chimique complète de la matière organique et de l'eau liquide dans les cristaux de sel trouvés dans les météorites impactant la Terre. L'étude ouvre de nouveaux horizons dans le récit de l'histoire ancienne de notre système solaire et de la géologie des astéroïdes, tout en faisant apparaître des possibilités passionnantes pour l'existence de la vie ailleurs dans le voisinage de la Terre.
"C'est comme une mouche dans l'ambre, " a déclaré David Kilcoyne, un scientifique de l'Advanced Light Source (ALS) de Berkeley Lab, qui a fourni des rayons X qui ont été utilisés pour scanner les composants chimiques organiques des échantillons, dont le carbone, oxygène, et l'azote. Kilcoyne faisait partie de l'équipe de recherche internationale qui a préparé l'étude.
Alors que les riches dépôts de restes organiques récupérés des météorites ne fournissent aucune preuve de vie en dehors de la Terre, Kilcoyne a déclaré que l'encapsulation par les météorites d'une chimie riche est analogue à la préservation d'insectes préhistoriques dans des gouttelettes de sève solidifiées.
Queenie Chan, un scientifique planétaire et associé de recherche postdoctoral à l'Open University au Royaume-Uni qui était l'auteur principal de l'étude, mentionné, "C'est vraiment la première fois que nous trouvons une matière organique abondante également associée à de l'eau liquide qui est vraiment cruciale pour l'origine de la vie et l'origine de composés organiques complexes dans l'espace."
Elle a ajouté, "Nous examinons les ingrédients biologiques qui peuvent conduire à l'origine de la vie, " y compris les acides aminés nécessaires à la formation des protéines.
Un cristal bleu récupéré d'une météorite tombée près du Maroc en 1998. La barre d'échelle représente 200 microns (millionièmes de mètre). Crédit :Queenie Chan/The Open University, Royaume-Uni
Si la vie existait sous une forme ou une autre au début du système solaire, l'étude note que ces météorites contenant des cristaux de sel augmentent la "possibilité de piéger la vie et/ou des biomolécules" dans leurs cristaux de sel. Les cristaux contenaient des traces microscopiques d'eau dont on pense qu'elles remontent à l'enfance de notre système solaire, il y a environ 4,5 milliards d'années.
Chan a déclaré que la similitude des cristaux trouvés dans les météorites - dont l'un s'est écrasé dans le sol près d'un match de basket-ball pour enfants au Texas en mars 1998 et l'autre qui a frappé près du Maroc en août 1998 - suggère que leurs hôtes astéroïdes ont pu se croiser et matériaux mixtes.
Il existe également des indices structurels d'un impact - peut-être par un petit fragment d'astéroïde impactant un plus gros astéroïde, dit Chan.
Cela ouvre de nombreuses possibilités sur la façon dont la matière organique peut être transmise d'un hôte à un autre dans l'espace, et les scientifiques devront peut-être repenser les processus qui ont conduit à la suite complexe de composés organiques sur ces météorites.
Vue d'artiste d'astéroïdes et de poussière spatiale. Crédit :NASA/JPL-Caltech
"Les choses ne sont pas aussi simples que nous le pensions, " dit Chan.
Il y a aussi des indices, sur la base de la chimie organique et des observations spatiales, que les cristaux peuvent avoir été ensemencés à l'origine par l'activité volcanique crachant de la glace ou de l'eau sur Cérès, elle a dit.
« Tout porte à conclure que l'origine de la vie est vraiment possible ailleurs, " a dit Chan. " Il y a une grande variété de composés organiques dans ces météorites, y compris un type très primitif de matières organiques qui représentent probablement la composition organique du système solaire primitif."
Chan a déclaré que les deux météorites qui ont produit les cristaux de sel de 2 millimètres ont été soigneusement conservées au Johnson Space Center de la NASA au Texas, et les minuscules cristaux contenant des solides organiques et des traces d'eau ne mesurent qu'une fraction de la largeur d'un cheveu humain. Chan a méticuleusement collecté ces cristaux dans une pièce à poussière contrôlée, séparer de minuscules fragments d'échantillons avec des instruments métalliques ressemblant à des cure-dents.
"Ce qui rend notre analyse si spéciale, c'est que nous avons combiné de nombreuses techniques de pointe différentes pour étudier de manière approfondie les composants organiques de ces minuscules cristaux de sel, " dit Chan.
Cérès, une planète naine dans la ceinture d'astéroïdes illustrée ici dans cette image en fausses couleurs produite par la NASA, peut être la source de matière organique trouvée sur deux météorites qui se sont écrasées sur Terre en 1998. Crédit :NASA
Yoko Kebukawa, professeur agrégé d'ingénierie à l'Université nationale de Yokohama au Japon, réalisé des expériences pour l'étude à l'ALS de Berkeley Lab en mai 2016 avec Aiko Nakato, chercheur postdoctoral à l'Université de Kyoto au Japon. Kilcoyne a aidé à former les chercheurs à l'utilisation de la ligne de lumière à rayons X et du microscope de la SLA.
La ligne de lumière équipée de ce microscope à rayons X (un microscope à rayons X à transmission à balayage, ou STXM) est utilisé en combinaison avec une technique connue sous le nom de XANES (spectroscopie d'absorption des rayons X près des structures de bord) pour mesurer la présence d'éléments spécifiques avec une précision de quelques dizaines de nanomètres (dizaines de milliardièmes de mètre).
"Nous avons révélé que la matière organique était quelque peu similaire à celle trouvée dans les météorites primitives, mais contenait plus de produits chimiques contenant de l'oxygène, " dit Kebukawa. " Combiné avec d'autres preuves, les résultats appuient l'idée que la matière organique provenait d'un milieu riche en eau, ou corps parent auparavant riche en eau - un monde océanique au début du système solaire, peut-être Cérès."
Kebukawa a également utilisé la même technique STXM pour étudier des échantillons à l'usine de photons, un site de recherche au Japon. Et l'équipe de recherche a fait appel à diverses autres techniques expérimentales chimiques pour explorer la composition des échantillons de différentes manières et à différentes échelles.
Chan a noté qu'il existe d'autres cristaux bien conservés des météorites qui n'ont pas encore été étudiés, et des études de suivi sont prévues pour déterminer si l'un de ces cristaux peut également contenir de l'eau et des molécules organiques complexes.
Kebukawa a déclaré qu'elle attendait avec impatience la poursuite des études de ces échantillons à l'ALS et sur d'autres sites :"Nous pourrions trouver plus de variations dans la chimie organique."
