La Terre est une planète très spéciale. C'est le seul corps céleste du système solaire sur lequel nous savons que la vie existe. Pourrait-il y avoir de la vie sur d'autres planètes ou lunes ? Mars est toujours la première mentionnée dans ce contexte; il a de nombreuses propriétés en commun avec la Terre, et dans son passé géologique, l'eau coulait aussi à sa surface. Aujourd'hui, cependant, les conditions sur Mars sont si extrêmes qu'il est difficile d'imaginer que des organismes comme ceux que l'on trouve sur Terre puissent survivre sur cette planète désertique froide et aride. L'un des objectifs de l'expérience coordonnée par le DLR BIOMEX (BIOlogy and Mars EXperiment) sur la Station spatiale internationale (ISS) était de savoir si cela est effectivement possible. Les résultats sont maintenant disponibles.

Un résultat clé est que, En réalité, plusieurs substances et structures biologiques terrestres sont très résistantes. Ils ont survécu à des conditions environnementales très difficiles au cours d'un test de résistance de 18 mois dans l'espace. Les tests ont porté sur des échantillons de différents organismes tels que des bactéries, algues, les lichens et champignons exposés au vide, un rayonnement ultraviolet intense et des variations de température extrêmes à l'extérieur de l'ISS pour un total de 533 jours. L'astrobiologiste Jean-Pierre Paul de Vera du DLR Institute of Planetary Research à Berlin-Adlershof, le responsable de la direction scientifique de BIOMEX, a été impressionné. "Certains organismes et biomolécules ont montré une énorme résistance aux radiations dans l'espace extra-atmosphérique et sont en fait revenus sur Terre en tant que" survivants "de l'espace, " a-t-il noté. " Entre autres choses, nous avons étudié les archées, qui sont des micro-organismes unicellulaires qui existent sur Terre depuis plus de trois milliards et demi d'années, vivant dans l'eau de mer salée. Nos « sujets de test » sont des parents des leurs qui ont été isolés dans le pergélisol arctique. Ils ont survécu dans des conditions spatiales et sont également détectables avec nos instruments. De tels organismes unicellulaires pourraient être des candidats pour des formes de vie qui pourraient être trouvées sur Mars. »

La vie sur Mars ne semble pas impossible

Avec ce résultat, l'objectif principal de l'expérience a été atteint ; en principe, les êtres vivants qui existent sur Terre dans des conditions environnementales extrêmes – les soi-disant « extrêmophiles » – semblent également pouvoir exister sur Mars. "Bien sûr, cela ne signifie pas que la vie existe réellement sur Mars, " s'empresse de noter de Vera. " Mais la recherche de la vie est plus que jamais le moteur le plus puissant de la prochaine génération de missions vers Mars. "

L'existence d'au moins des formes de vie très simples sur Mars - que ce soit au cours des quatre milliards et demi d'années de l'histoire de la planète ou même maintenant - est en principe concevable pour l'astrobiologiste du DLR de Vera et ses collègues. Cependant, jusqu'à maintenant, aucune preuve de vie sur Mars n'a été trouvée. Les engins spatiaux en orbite et les laboratoires mobiles sur la surface martienne ont montré que d'importantes conditions préalables à la vie existent encore aujourd'hui - une atmosphère, éléments tels que le carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre et phosphore, et même de l'eau, au moins sous forme de glace. Mais les détecteurs des chercheurs de Mars n'ont pas encore enregistré la vie elle-même ou ses produits métaboliques.

Les résultats de BIOMEX renforcent également une hypothèse qui a été intensément débattue parmi les scientifiques depuis des décennies et qui est pertinente à la question de savoir comment la vie est arrivée sur Terre il y a 3,8 milliards d'années. La théorie de la panspermie suggère que des organismes existaient sur Mars au début de son histoire, et ont été projetés de la planète par un impact d'astéroïde dans ou sur des roches éjectées et transportés dans le système solaire interne. Là, certaines des roches sont entrées en collision avec la Terre sous forme de météorites, où les organismes qu'ils contenaient ont continué d'évoluer.

Vide, rayonnement ultraviolet, Chauffer, froid – BIOMEX comme test de stress pour les micro-organismes

Pour l'expérience BIOMEX, le 18 août 2014, Les cosmonautes russes Alexander Skvortsov et Oleg Artemyev ont placé plusieurs centaines d'échantillons dans un conteneur d'expérimentation à l'extérieur du module russe "Zvezda" de l'ISS. Les conteneurs, ouvert sur l'environnement spatial environnant, contenait des organismes terrestres primitifs tels que les mousses, lichens, champignons, bactéries, archaea («bactéries primitives») et algues, ainsi que les membranes cellulaires et les pigments. Certains ont été intégrés, entre autres, sols martiens simulés avec une atmosphère artificielle de Mars. Le 22 octobre 2014, les cosmonautes Maxim Suraev et Aleksandr Samokutyayev ont retiré le couvercle de protection. À partir de maintenant, les échantillons ont été exposés en permanence aux conditions difficiles de l'espace - un vide avec de grandes variations de température et un rayonnement ultraviolet intense. "Encore une fois, l'ISS a fourni des conditions idéales pour une expérience qui ne pouvait être réalisée que dans des conditions spatiales, " expliqua de Vera.

Le 3 février 2016, le couvercle a été remis sur le conteneur par les cosmonautes Yuri Malenchenko et Sergei Volkov lors d'une troisième sortie dans l'espace, et les échantillons ont été ramenés dans la station spatiale. Le 18 juin 2016, ils ont été ramenés sur Terre avec l'astronaute de l'ESA Tim Peake à bord d'un vaisseau spatial Soyouz. Ensuite, l'expérience a été transférée de Baïkonour (Kazakhstan) sur le site du DLR à Cologne, et les scientifiques de BIOMEX de 30 instituts de recherche dans 12 pays sur trois continents ont examiné les échantillons individuels. Du 27 au 29 mars 2019, DLR à Berlin présentera le rapport final BIOMEX avec tous les résultats lors d'une conférence scientifique. À ce jour, 42 articles à comité de lecture ont été publiés dans des revues spécialisées. La revue renommée Astrobiologie a consacré un numéro spécial à BIOMEX en février (Vol. 19, Numéro 2, 2019).

De nouveaux capteurs pourraient découvrir les produits métaboliques des organismes

Les instruments des futures missions à la surface martienne pourraient mesurer les produits métaboliques ou les constituants cellulaires produits par des micro-organismes tels que les archées. Ceci représente la réalisation d'un autre objectif de l'expérience BIOMEX. L'institut berlinois DLR des systèmes de capteurs optiques, en collaboration avec l'Institut de recherche planétaire, utilise des méthodes de détection qui ne nécessitent aucune préparation d'échantillon pour identifier les matériaux mentionnés ci-dessus. L'une de ces méthodes est la spectroscopie Raman. "Avec la spectroscopie Raman, nous pouvons examiner des échantillons sur la surface martienne d'un rover à la fois de manière non destructive et sans avoir à entrer en contact avec eux, " explique Ute Böttger du DLR Institute of Optical Sensor Systems. " Les faisceaux laser (haute énergie, lumière concentrée) font vibrer les molécules. Différentes molécules ont différents modèles vibrationnels qui peuvent être utilisés comme empreinte digitale distinctive pour identifier les molécules et les structures cristallines. »

Les résultats de BIOMEX ne sont pas seulement un pas en avant dans la recherche de la vie sur Mars. Ils servent également à définir des « biosignatures » dans l'espace et à élargir les bases d'une base de données pour servir de base à la recherche de la vie dans le système solaire. Missions futures, comme la mission ExoMars prévue par l'Agence spatiale européenne (ESA) pour 2020, bénéficieront grandement de ces données. Ils seront une aide importante dans l'identification et la classification des signaux observés par ExoMars 2020, ou ceux obtenus par les engins spatiaux d'autres corps célestes. Par exemple, des traces de méthane ont été détectées dans les fontaines glacées de la lune de Saturne Encelade. Ici, ainsi que sous les croûtes de glace des lunes de Jupiter Europe et Ganymède, il y a probablement des quantités considérables d'eau dans laquelle primitive, des organismes unicellulaires peuvent être originaires.

L'expérience BIOMEX

BIOMEX était l'une des quatre expériences d'EXPOSE-R2 (le R représente la version russe de la plate-forme d'exposition, le 2 pour la deuxième expérience du genre). Les autres étaient le BOSS, Expériences PSS et IBMP. BIOMEX a été réalisé conjointement par l'ESA et l'agence spatiale russe Roscosmos. "L'ISS offrait des conditions idéales pour une expérience qui devait être réalisée dans des conditions spatiales, " a noté de Vera. Parallèlement à l'expérience BIOMEX sur son orbite haute de 400 kilomètres, des expériences sélectionnées ont été réalisées, utilisant des dispositifs expérimentaux identiques à ceux de l'espace, dans la chambre de simulation de Mars à l'Institut de recherche planétaire du DLR et dans une chambre de simulation spatiale à l'Institut de médecine aérospatiale du DLR à Cologne. Ainsi, des « échantillons de contrôle » ont été créés pour l'expérience et son évaluation scientifique.

BIOMEX – l'expérience ESA/Roscosmos « Biology and Mars Experiment » – s'est déroulée sur l'ISS de 2014 à 2016. L'expérience a été coordonnée et dirigée par le DLR Institute of Planetary Research. Les instituts de médecine aérospatiale du DLR et les systèmes de capteurs optiques ont également été impliqués. En Allemagne, l'Institut Robert Koch, l'Université technique et le Musée d'histoire naturelle de Berlin, l'Université des Sciences Appliquées de Wildau, l'Institut Fraunhofer de thérapie cellulaire et d'immunologie, le Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences à Potsdam et l'Université Heinrich-Heine de Düsseldorf ont également participé à la mise en œuvre et à l'évaluation.