Zac Cooper et Shelly Carpenter commencent à forer sous le tunnel de glace de l'Alaska vers le cryopeg et son eau salée sous zéro. Les chercheurs veillent à stériliser leur équipement pour éviter d'introduire une contamination provenant du sol. La plus stricte de ces techniques sera nécessaire pour échantillonner la vie sur d'autres planètes. Crédit :Go Iwahana/Université d'Alaska, Fairbanks
Dans les années récentes, l'idée de la vie sur d'autres planètes est devenue moins farfelue. La NASA a annoncé le 27 juin qu'elle enverrait un véhicule sur la lune glacée Titan de Saturne, un corps céleste connu pour abriter des lacs de surface de méthane et un océan d'eau recouvert de glace, augmentant ses chances de soutenir la vie.
Sur Terre, les scientifiques étudient les environnements les plus extrêmes pour apprendre comment la vie pourrait exister dans des contextes complètement différents, comme sur d'autres planètes. Une équipe de l'Université de Washington a étudié les microbes trouvés dans les « cryopegs, " des couches piégées de sédiments avec de l'eau si salée qu'elle reste liquide à des températures inférieures au point de congélation, qui peuvent être similaires aux environnements sur Mars ou d'autres corps planétaires plus éloignés du soleil.
Lors de la récente réunion AbSciCon à Bellevue, Washington, les chercheurs ont présenté le séquençage de l'ADN et les résultats associés pour montrer que des échantillons de saumure provenant d'un cryopeg d'Alaska isolé pendant des dizaines de milliers d'années contiennent des communautés bactériennes florissantes. Les formes de vie sont similaires à celles trouvées dans la glace de mer flottante et dans l'eau salée qui s'écoule des glaciers, mais afficher des modèles uniques.
"Nous étudions l'eau de mer très ancienne piégée à l'intérieur du pergélisol jusqu'à 50, 000 ans, pour voir comment ces communautés bactériennes ont évolué au fil du temps, " a déclaré l'auteur principal Zachary Cooper, un étudiant au doctorat UW en océanographie.
Un schéma du site d'étude, qui consiste en un tunnel, excavé d'une formation massive de glace dans le pergélisol, et accessible par une étroite ouverture verticale. Les chercheurs forent ensuite sous le sol du tunnel pour atteindre la couche cryopeg avec son liquide salin (zone hachurée du bas). Crédit :Shelly Carpenter/Université de Washington
Les cryopegs ont été découverts pour la première fois par des géologues dans le nord de l'Alaska il y a des décennies. Ce site de terrain à Utqiaġvik, anciennement connu sous le nom de Barrow, a été fouillé dans les années 1960 par le laboratoire d'ingénierie et de recherche sur les régions froides de l'armée américaine pour explorer de grandes cales de glace d'eau douce qui se trouvent dans le pergélisol. La saumure souterraine a finalement été collectée sur le site dans les années 2000.
"Les conditions extrêmes ici ne sont pas seulement les températures en dessous de zéro, mais aussi les très fortes concentrations en sel, " a déclaré Jody Deming, un professeur d'océanographie de l'UW qui étudie la vie microbienne dans l'océan Arctique. « Cent quarante parties pour mille, soit 14 %, c'est beaucoup de sel. Dans les conserves, cela empêcherait les microbes de faire quoi que ce soit. Il peut donc exister une idée préconçue selon laquelle une très haute teneur en sel ne devrait pas permettre une vie active. »
On ne sait pas exactement comment se forment les cryopegs. Les scientifiques pensent que les couches pourraient être d'anciennes lagunes côtières échouées au cours de la dernière période glaciaire, quand la pluie s'est transformée en neige et que l'océan s'est retiré. L'humidité évaporée des fonds marins abandonnés a ensuite été recouverte de pergélisol, de sorte que l'eau saumâtre restante s'est retrouvée piégée sous une couche de sol gelé.
Le site de recherche à environ 1 mile à l'extérieur d'Utqiagvik, Alaska, apparaît à la surface comme une boîte posée sur une étendue de toundra blanche. C'est l'un des deux sites cryopeg à l'étude dans le monde. On ne sait pas combien de ces fonctionnalités existent, mais les preuves suggèrent qu'ils sont répandus dans les régions côtières plates de l'Arctique. Crédit :Zac Cooper/Université de Washington
Zac Cooper prenant des notes à l'intérieur du tunnel de glace, avec la lumière de sa lampe frontale. L'équipe passe des quarts de quatre à huit heures à l'intérieur du tunnel. Une personne a le luxe de s'asseoir sur un seau. Crédit :Shelly Carpenter/Université de Washington
Le toit du tunnel est couvert de givre, spiky ice crystals that form as moisture in the air solidifies in the minus 6 degrees C environment of the tunnel. The layers below are colder. Researchers leave presterilized pipes inserted in the floor for future access to the liquid layer below. Credit:Zac Cooper/University of Washington
To access the subsurface liquids, researchers climb about 12 feet down a ladder and then move carefully along a tunnel within the ice. The opening is just a single person wide and is not high enough to stand in, so researchers must crouch and work together to drill during the 4- to 8-hour shifts.
Deming describes it as "exhilarating" because of the possibility for discovery.
Samples collected in the spring of 2017 and 2018, geologically isolated for what researchers believe to be roughly 50, 000 ans, contain genes from healthy communities of bacteria along with their viruses.
Oceanography graduate student Zac Cooper climbs down an icy ladder into the tunnel in May 2018. Researchers are harnessed to a rope for safety. Credit:Shelly Carpenter/University of Washington
"We're just discovering that there's a very robust microbial community, coevolving with viruses, in these ancient buried brines, " Cooper said. "We were quite startled at how dense the bacterial communities are."
The extreme environments on Earth may be similar to the oceans and ice of other planets, scientist believe.
"The dominant bacterium is Marinobacter, " Deming said. "The name alone tells us that it came from the ocean—even though it has been in the dark, buried in frozen permafrost for a very long time, it originally came from the marine environment."
Mars harbored an ocean of water in the past, and our solar system contains at least a half-dozen oceans on other planets and icy moons. Titan, the moon of Saturn that NASA will explore, is rich in various forms of ice. Studying life on Earth in frozen settings that may have similarities can prepare explorers for what kind of life to expect, and how to detect it.
