Saturne compte 146 lunes confirmées, soit plus que toute autre planète du système solaire, mais celle d'Encelade se démarque. Il semble qu'il contienne les ingrédients nécessaires à la vie.

De 2004 à 2017, Cassini, une mission conjointe de la NASA, de l'Agence spatiale européenne et de l'Agence spatiale italienne, a étudié Saturne, ses anneaux et ses lunes. Cassini a livré des résultats spectaculaires. Encelade, d'un diamètre de seulement 504 kilomètres, abrite un océan d'eau liquide sous sa croûte glacée qui s'étend sur toute la lune.

Les geysers situés au pôle sud de la lune projettent dans l'espace du gaz et des grains de glace formés à partir de l'eau de l'océan.

Bien que les ingénieurs de Cassini n'avaient pas prévu d'analyser les grains de glace émis activement par Encelade, ils ont néanmoins installé un analyseur de poussière sur le vaisseau spatial. Cet instrument mesurait les grains de glace émis individuellement et informait les chercheurs sur la composition de l'océan souterrain.

En tant que planétologue et astrobiologiste qui étudie les grains de glace d'Encelade, je souhaite savoir s'il y a de la vie sur cette lune glacée ou sur d'autres. Je veux aussi comprendre comment des scientifiques comme moi pourraient le détecter.

Ingrédients pour la vie

Tout comme les océans de la Terre, l'océan d'Encelade contient du sel, dont la majeure partie est du chlorure de sodium, communément appelé sel de table. L’océan contient également divers composés à base de carbone et subit un processus appelé réchauffement des marées qui génère de l’énergie au sein de la lune. L'eau liquide, la chimie basée sur le carbone et l'énergie sont tous des ingrédients clés de la vie.

En 2023, moi et d'autres scientifiques avons découvert du phosphate, un autre composé vital, dans des grains de glace provenant de l'océan d'Encelade. Le phosphate, une forme de phosphore, est vital pour toute vie sur Terre. Il fait partie de l'ADN, des membranes cellulaires et des os. C'était la première fois que des scientifiques détectaient ce composé dans un océan d'eau extraterrestre.

Le noyau rocheux d'Encelade interagit probablement avec l'eau de l'océan à travers des bouches hydrothermales. Ces structures chaudes ressemblant à des geysers dépassent du fond de l’océan. Les scientifiques prédisent qu'un environnement similaire pourrait avoir été le berceau de la vie sur Terre.

Détection de la vie potentielle

Pour l’instant, personne n’a jamais détecté de vie au-delà de la Terre. Mais les scientifiques s’accordent à dire qu’Encelade est un endroit très prometteur pour la recherche de la vie. Alors, comment procéder pour chercher ?

Dans un article publié en mars 2024, mes collègues et moi avons effectué un test en laboratoire qui simulait si les instruments d'analyse de poussière sur les engins spatiaux pouvaient détecter et identifier des traces de vie dans les grains de glace émis.

Pour simuler la détection de grains de glace alors que les analyseurs de poussière dans l’espace les enregistrent, nous avons utilisé une configuration de laboratoire sur Terre. À l’aide de cette configuration, nous avons injecté sous vide un minuscule faisceau d’eau contenant des cellules bactériennes, où le faisceau s’est désintégré en gouttelettes. Chaque gouttelette contenait, en théorie, une cellule bactérienne.

Ensuite, nous avons tiré un laser sur les gouttelettes individuelles, ce qui a créé des ions chargés à partir de l'eau et des composés cellulaires. Nous avons mesuré les ions chargés en utilisant une technique appelée spectrométrie de masse. Ces mesures nous ont aidé à prédire ce que les instruments d'analyse de poussière d'un vaisseau spatial devraient trouver s'ils rencontraient une cellule bactérienne contenue dans un grain de glace.

Nous avons constaté que ces instruments feraient un bon travail pour identifier le matériel cellulaire. Les instruments conçus pour analyser des grains de glace isolés devraient être capables d'identifier les cellules bactériennes, même s'il n'y a que 0,01 % des constituants d'une seule cellule dans un grain de glace provenant d'un geyser de type Encelade.

Les analyseurs pourraient détecter un certain nombre de signatures potentielles à partir du matériel cellulaire, notamment des acides aminés et des acides gras. Les acides aminés détectés représentent soit des fragments de protéines cellulaires, soit des métabolites, qui sont de petites molécules participant à des réactions chimiques au sein de la cellule. Les acides gras sont des fragments de lipides qui constituent les membranes cellulaires.

Dans nos expériences, nous avons utilisé une bactérie nommée Sphingopyxis alaskensis . Les cellules de cette culture sont extrêmement petites, de la même taille que les cellules qui pourraient s'insérer dans les grains de glace émis par Encelade. En plus de leur petite taille, ces cellules aiment les environnements froids et n'ont besoin que de quelques nutriments pour survivre et se développer, de la même manière que le serait probablement la vie adaptée aux conditions de l'océan d'Encelade.

L'analyseur de poussière spécifique à Cassini n'avait pas les capacités analytiques nécessaires pour identifier la matière cellulaire dans les grains de glace. Cependant, les scientifiques conçoivent déjà des instruments dotés de capacités bien supérieures pour d’éventuelles futures missions Encelade. Nos résultats expérimentaux éclaireront la planification et la conception de ces instruments.

Missions futures

Encelade est l'une des principales cibles des futures missions de la NASA et de l'Agence spatiale européenne. En 2022, la NASA a annoncé qu'une mission vers Encelade avait la deuxième priorité lors du choix de ses prochaines grandes missions ; une mission sur Uranus avait la plus haute priorité.

L'agence européenne a récemment annoncé qu'Encelade était la principale cible de sa prochaine grande mission. Cette mission comprendrait probablement un analyseur de poussière très performant pour l'analyse des grains de glace.

Encelade n'est pas la seule lune à posséder un océan d'eau liquide. Europe, la lune de Jupiter, possède également un océan qui s'étend sur toute la lune sous sa croûte glacée. Les grains de glace d'Europe flottent au-dessus de la surface, et certains scientifiques pensent qu'Europe pourrait même avoir des geysers comme Encelade qui projettent des grains dans l'espace. Nos recherches aideront également à étudier les grains de glace d'Europe.

La mission Europa Clipper de la NASA visitera Europe dans les années à venir. Le lancement de Clipper est prévu pour octobre 2024 et son arrivée sur Jupiter en avril 2030. L'un des deux spectromètres de masse du vaisseau spatial, le SURface Dust Analyser, est conçu pour l'analyse d'un seul grain de glace.

Notre étude démontre que cet instrument sera capable de trouver même des fractions infimes d'une cellule bactérienne, si elles sont présentes dans seulement quelques grains de glace émis.

Avec les projets à court terme de ces agences spatiales et les résultats de notre étude, les perspectives de prochaines missions spatiales visitant Encelade ou Europe sont incroyablement excitantes. Nous savons désormais qu'avec les instruments actuels et futurs, les scientifiques devraient être en mesure de découvrir s'il y a de la vie sur l'une de ces lunes.