Jets crachant de la vapeur d'eau salée et de la glace de la lune de Saturne Encelade. Est-ce que le mélange d'eau, le sel et la température permettent à la vie d'y exister ? Crédit :NASA/JPL–Caltech/Space Science Institute
De nouvelles recherches menées par une équipe de scientifiques transatlantiques suggèrent que les bactéries pourraient survivre dans les produits chimiques saumâtres qui existent sur Mars, Encelade, Europe, Pluton et peut-être ailleurs.
La découverte de panaches et d'océans souterrains sur la lune Europe de Jupiter, matières organiques sur Mars, et la probabilité d'évents hydrothermaux dans les océans de la lune de Saturne Encelade, rapproche l'humanité de la découverte de la vie ailleurs. Une telle vie devrait résister à des environnements extrêmes, et des études antérieures indiquent que divers types de bactéries peuvent le faire.
Les océans liquides sur certains corps éloignés du Soleil ont des points de congélation plus bas en raison des produits chimiques et des sels qui constituent de l'antigel, la vie microbienne devrait donc survivre à la fois aux températures et aux éléments. Pour zoomer sur les paramètres de survie microbienne, chercheurs de l'Université technique de Berlin, Université Tufts, Collège impérial de Londres, et l'Université de l'État de Washington ont effectué des tests avec Planococcus halocryophilus, une bactérie trouvée dans le pergélisol arctique.
Ils ont soumis les bactéries au sodium, cocktails de chlorure de magnésium et de calcium, ainsi que des solutions de perchlorate, qui est un composé chimique qui peut aider Mars à maintenir l'eau liquide pendant l'été. Auteur principal Jacob Heinz, du Centre d'astronomie et d'astrophysique de l'Université technique de Berlin, dit que les chercheurs se sont étendus au-delà de la solution conventionnelle de chlorure de sodium car "il y a beaucoup plus que cela sur Mars".
Toxique pour la vie
Étant donné que les perchlorates sont toxiques à de fortes concentrations, les chercheurs voulaient déterminer si, combien et à quelles concentrations ils pourraient inhiber la survie bactérienne. Les taux de survie des bactéries dans le perchlorate étaient bien inférieurs à ceux de toutes les autres solutions, bien qu'à des températures aussi basses que -30 degrés Celsius (-22 degrés Fahrenheit), les tarifs étaient légèrement meilleurs.
Heinz explique que la plus basse dépression du point de congélation - la mesure dans laquelle un soluté peut abaisser la température de congélation d'une solution - pour le perchlorate nécessite environ 50 pour cent de la masse de la solution totale, ce qui est incroyablement élevé par rapport à l'abaissement du point de congélation des autres chlorures. Compte tenu de sa toxicité, la faible capacité de survie des bactéries dans les solutions concentrées de perchlorate n'est pas surprenante.
L'océan souterrain sur la lune de Jupiter Europa est soupçonné d'être riche en sel et, dans les occasions où l'eau salée atteint la surface, il est exposé à des particules de haute énergie piégées dans les ceintures de rayonnement de Jupiter qui transforment les sels déposés à la surface du blanc au brun jaunâtre, comme vu par les missions spatiales précédentes. Crédit :NASA/JPL–Caltech
Cela signifie-t-il que Mars ne peut pas supporter la vie microbienne ? Selon Heinz, la vie est encore une possibilité là-bas. La présence de perchlorate "n'empêcherait pas la vie sur Mars ou ailleurs, " dit-il. " Les bactéries dans des solutions de perchlorate en masse à dix pour cent peuvent encore se développer. " Le sol de surface de Mars contient moins d'un pour cent en poids de perchlorate, mais Heinz souligne que les concentrations de sel dans les solutions sont différentes de celles dans le sol.
Adapté pour survivre
Les solutions de perchlorate liquide peuvent également être diluées pour augmenter la capacité de survie des bactéries, bien qu'un équilibre entre concentration et température doive être maintenu.
Thérèse Fisher, un doctorat étudiant à la School of Earth and Space Exploration de l'Arizona State University qui se concentre sur l'écologie microbienne et l'habitabilité planétaire, convient que les résultats de l'étude n'excluent pas la survie bactérienne sur Mars - en fait, peut-être le contraire.
Des endroits tels que le désert d'Atacama (l'environnement le plus sec du monde) au Chili et certaines parties de l'Antarctique ont des niveaux de perchlorate relativement élevés, Fisher raconte Astrobiology Magazine.
"Je serais surpris si les microbes n'ont pas développé un moyen de faire face à cette toxicité, " elle dit.
Généralement, des températures plus froides augmentent la survie microbienne, mais la température n'est pas un facteur "taille unique" - le type de microbe et la composition de la solution chimique déterminent également le point idéal pour la survie. Les chercheurs ont découvert que les bactéries dans une solution de chlorure de sodium (NaCl) mouraient en deux semaines à température ambiante. A quatre degrés Celsius, survie augmentée, et une fois que les températures atteignent -15 degrés Celsius (5 degrés Fahrenheit), presque toutes les bactéries ont survécu. Le NaCl a un point de congélation plus élevé (–21 degrés Celsius/–5,8 degrés Fahrenheit) que les autres sels; les bactéries présentes dans les solutions de magnésium et de chlorure de calcium avaient des taux de survie élevés à –30 degrés Celsius (–22 degrés Fahrenheit).
Les taux de survie des bactéries dans divers types de sels – chlorure de sodium (NaCl), chlorure de magnésium (MgCl2) et chlorure de calcium (CaCl2). En général, plus la température est froide, plus ils survivaient. Crédit :J. Heinz et al
Ce n'est pas surprenant car « toutes les réactions, y compris ceux qui tuent les cellules, sont plus lents à des températures plus basses, " dit Heinz, « mais la capacité de survie des bactéries n'a pas beaucoup augmenté à des températures plus basses dans la solution de perchlorate, alors que des températures plus basses dans les solutions de chlorure de calcium ont entraîné une augmentation marquée de la capacité de survie."
Les résultats variaient également entre les trois solvants salins plus conventionnels. Les bactéries du chlorure de calcium (CaCl2) avaient des taux de survie significativement inférieurs à ceux du chlorure de sodium (NaCl) et du chlorure de magnésium (MgCl2) entre 4 et 25 degrés Celsius, mais des températures plus basses ont stimulé la survie dans les trois cas.
Les chercheurs ont soumis la bactérie à de nombreux cycles de gel/dégel allant de 25 degrés Celsius (77 degrés Fahrenheit) à -50 degrés Celsius (-58 degrés Fahrenheit). Mars peut subir des changements de température de surface assez spectaculaires, à la fois diurne et saisonnière, selon l'emplacement sur la planète dit Heinz. La température moyenne sur Mars est d'environ -60 degrés Celsius (-76 degrés Fahrenheit), avec des températures aux pôles tombant à –125 degrés Celsius (–193 degrés Fahrenheit). Par conséquent, les bactéries doivent être capables de supporter des fluctuations extrêmes pour survivre.
Généralement, les solutions plus salées ont amélioré les taux de survie au gel/dégel. Selon Fisher, "bactéries, lorsqu'il est stressé, avoir des réactions de choc. Ils fabriquent des protéines spécifiques qui les aident à s'adapter, survivre, et faire face aux environnements néfastes. » L'ajout de 10 pour cent de chlorure de sodium a réduit le taux de mortalité microbienne de 20 pour cent à 7 pour cent et a augmenté le nombre de cycles de gel/dégel que les bactéries pouvaient supporter de 70 à 200. Les bactéries fabriquent des protéines stabilisatrices comme réponse de choc à environnements sévères, Fisher explique, "mais il n'y a qu'un nombre limité de protéines de choc que les bactéries peuvent produire."
Survie contre croissance
Alors que l'étude donne un aperçu des possibilités microbiennes extraterrestres, Heinz souligne la différence entre survivre et prospérer. Ce n'est pas parce que les bactéries subsistent dans certaines conditions qu'elles se développent réellement. Heinz travaille actuellement sur une autre étude pour déterminer comment différentes concentrations de sels à différentes températures affectent la propagation bactérienne.
« La survie par rapport à la croissance est une distinction très importante, " Fisher affirme, "mais la vie parvient toujours à nous surprendre. Certaines bactéries peuvent non seulement survivre à basse température, mais les obliger à se métaboliser et à prospérer. Nous devrions essayer d'être impartiaux en supposant ce qui est nécessaire pour qu'un organisme prospère, pas seulement survivre."
Des études qui explorent diverses solutions salines, concentration, et les températures aident les scientifiques à concentrer la recherche de la vie, ou du moins ne pas exclure des possibilités, comme la survie microbienne dans le perchlorate toxique. D'autres variables affectent la recherche de la vie, comme la capacité d'une bactérie à résister aux radiations ou à une pression atmosphérique extrême. Il peut même y avoir des facteurs que nous ne connaissons pas encore, mais à chaque étude, il y a une botte de foin de moins à chercher.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .
