Un petit ruisseau dans le sud de l'Angleterre pourrait guider la recherche de preuves de la vie ancienne sur Mars, sous forme d'acides gras conservés dans un minéral riche en fer appelé goethite.

Des chercheurs de l'Imperial College de Londres se sont aventurés dans le comté de Dorset sur la côte sud du Royaume-Uni pour échantillonner un cours d'eau acide se déversant dans la baie de St Oswald, qui est proche de la célèbre formation rocheuse calcaire de Durdle Door. L'acidité du ruisseau, qui a un pH de 3,5, On pense qu'elle est similaire à l'eau qui a coulé sur Mars au début de son époque hespérienne il y a plus de trois milliards d'années.

Le ruisseau coule sur des lits de grès datant du Crétacé. A cette époque lointaine, les feux de forêt ont déposé du charbon de bois dans les sables. Les bactéries ont pu vivre sur le charbon de bois, en utilisant du sulfate pour le décomposer et produire le minerai de sulfure de fer connu sous le nom de pyrite, ou "l'or des fous". Avance rapide jusqu'à nos jours et l'eau du ruisseau oxyde la pyrite, produire un acide sulfurique faible qui donne à l'eau son pH, tandis qu'une variété de minéraux de sulfate de fer précipitent sur le lit du cours d'eau, y compris un minéral appelé jarosite.

La jarosite excelle à piéger la matière organique, en particulier les acides, qui sont parmi les types les plus courants de composés organiques produits par la vie. Heures supplémentaires, l'eau transforme la jarosite en un autre minéral appelé goethite. En conditions sèches, comme sur Mars, la goethite se déshydrate en un autre minéral riche en fer appelé hématite, c'est ce qui donne à Mars sa couleur rouge rouille. Jarosite, la goethite et l'hématite ont déjà été découvertes sur Mars en quantités substantielles.

Les chercheurs de l'Imperial College – Jonathan Tan, James Lewis et Mark Sephton - ont découvert que la goethite dans le ruisseau contenait une abondance d'acides gras bien conservés. Sur la base de cette abondance, et en supposant que l'ancienne Mars abritait une biomasse microbienne similaire à celle trouvée dans le ruisseau du Dorset, les chercheurs estiment qu'il pourrait y avoir au moins 28,6 milliards de kilogrammes d'acides gras enfermés dans des roches riches en fer sur la planète rouge.

Biomarqueur sans ambiguïté

L'importance de trouver des acides gras constitués de longues chaînes d'atomes de carbone sur Mars ne doit pas être sous-estimée car ils seraient un biomarqueur sans ambiguïté, dit Sephton, qui est professeur de géochimie organique et chef du département des sciences et de l'ingénierie de la Terre de l'Impériale.

"Si vous jetez simplement des atomes de carbone ensemble d'une manière non biologique, alors il y en a 50, 000 autres isomères possibles que les atomes de carbone pourraient former avant d'atteindre une chaîne de 18 atomes de carbone, ", dit-il à Astrobiology Magazine. "La présence d'un acide gras à 18 atomes de carbone est presque certaine d'avoir été produite par des processus biologiques."

L'astuce consiste à trouver des acides gras martiens, s'ils existent. La suite d'instruments Sample Analysis at Mars (SAM) sur le rover Curiosity de la NASA fonctionne en cuisant des échantillons de saleté et de roche pour évaporer les molécules organiques afin de les rendre plus faciles à détecter par le spectromètre de masse à chromatographe en phase gazeuse (GCMS) embarqué. SAM transporte également neuf gobelets scellés « chimie humide », chacun rempli d'un mélange de produits chimiques. Lorsque les échantillons sont mélangés avec ces produits chimiques et chauffés jusqu'à 900 degrés Celsius, les produits chimiques peuvent transformer toutes les molécules organiques présentes en produits plus volatils qui sont plus faciles à analyser pour le GCMS. Deux des tasses sont remplies d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH) et de méthanol, avec lesquels les acides gras pourraient être détectés. Aucune des deux tasses n'a encore été utilisée.

"Nous n'avons que deux tentatives pour l'expérience, " déclare Jennifer Eigenbrode du Goddard Space Flight Center de la NASA, qui a dirigé l'équipe scientifique dans la récente découverte de molécules organiques sur Mars. "L'équipe envisage toutes les options, y compris une couche riche en argile adjacente à Vera Rubin Ridge, qui a été une cible clé pour l'analyse depuis le début de la mission."

Prendre les bons échantillons

Si Eigenbrode rappelle que leur origine reste incertaine, la présence de molécules organiques sur Mars est de bon augure pour la possibilité d'une vie ancienne sur Mars. Cependant, Sephton pense que les échantillons de goethite riches en fer sont des options supplémentaires pour le matériau riche en argile. En 2008, l'atterrisseur Phoenix de la NASA a découvert que la surface de Mars est recouverte de certains minéraux qui libèrent de l'oxygène lorsqu'ils sont chauffés, et que l'oxygène se combine avec les composés organiques et les détruit. La jarosite est l'un de ces minéraux, mais la goethite ne l'est pas. Cela signifie que si une vie ancienne sur Mars a laissé des acides gras qui se sont encapsulés dans de la jarosite qui s'est transformée en goethite, alors ils ces acides gras devraient encore être détectables.

Sephton dit qu'il est crucial de prélever le bon échantillon. "Vous pouvez avoir le meilleur instrument, la meilleure technique, mais si vous vous êtes trompé d'échantillon, vous ne trouverez pas d'acides gras, ", dit-il à Astrobiology Magazine. "Le travail que nous avons fait dans le Dorset est d'essayer de fournir les informations qui permettront le meilleur choix d'échantillon sur Mars."

Les résultats montrent également que des voyages sur le terrain coûteux et longs dans des endroits exotiques tels que le désert d'Atacama au Chili, L'Antarctique ou le bassin fluvial du Rio Tinto en Espagne ne sont pas toujours nécessaires pour trouver des analogues de Mars. Le ruisseau étudié par l'équipe de l'Imperial College ne fait qu'un mètre de large.

"Il y a des conditions de pH neutre au bord du ruisseau et des conditions très acides au centre, et en tant que géochimistes, cela nous donne de merveilleuses opportunités de suivre l'apparition et la disparition de ces conditions, " dit Sephton. " Si vous comprenez la chimie détaillée, alors ces sites micro-analogiques peuvent vous donner plus que les grands sites analogiques de la taille d'un kilomètre."

Dans les années à venir, Curiosity sera rejoint par le rover Mars 2020 de la NASA et le rover conjoint euro-russe ExoMars, tous deux seront équipés de laboratoires embarqués capables de détecter des acides gras ou d'autres composés organiques qui pourraient prouver que Mars était autrefois habitée.

"Mars est pleine de surprises, " dit Eigenbrode. " On ne sait jamais ce que nous rencontrerons ensuite. "

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .