"Pour la première fois, nous avons montré que même une infime fraction de matériau cellulaire pouvait être identifiée par un spectromètre de masse embarqué à bord d'un vaisseau spatial", a déclaré l'auteur principal Fabian Klenner, chercheur postdoctoral en sciences de la Terre et de l'espace à l'UW. "Nos résultats nous donnent davantage confiance dans le fait qu'en utilisant les prochains instruments, nous serons capables de détecter des formes de vie similaires à celles de la Terre, dont nous pensons de plus en plus qu'elles pourraient être présentes sur les lunes océaniques."

L'étude en libre accès a été publiée dans Science Advances. . Les autres auteurs de l’équipe internationale viennent de l’Open University au Royaume-Uni ; le Jet Propulsion Laboratory de la NASA ; l'Université du Colorado, Boulder; et l'Université de Leipzig.

La mission Cassini, qui s'est terminée en 2017, a découvert des fissures parallèles près du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. De ces fissures émanent des panaches contenant des gaz et des grains de glace. La mission Europa Clipper de la NASA, dont le lancement est prévu en octobre, transportera davantage d'instruments pour explorer encore plus en détail une lune glacée de Jupiter, Europe.

Pour préparer cette mission, les chercheurs étudient ce que pourrait découvrir cette nouvelle génération d’instruments. Il est techniquement prohibitif de simuler directement des grains de glace volant dans l'espace à une vitesse de 4 à 6 kilomètres par seconde pour heurter un instrument d'observation, car la vitesse réelle de collision sera la même.

Au lieu de cela, les auteurs ont utilisé une configuration expérimentale qui envoie un mince faisceau d’eau liquide dans le vide, où il se désintègre en gouttelettes. Ils ont ensuite utilisé un faisceau laser pour exciter les gouttelettes et une analyse spectrale de masse pour imiter ce que les instruments de la sonde spatiale détecteraient.

Des résultats récemment publiés montrent que les instruments prévus pour de futures missions, comme l'analyseur de poussière de surface embarqué à bord d'Europa Clipper, peuvent détecter la matière cellulaire dans un grain de glace sur des centaines de milliers.

L'étude s'est concentrée sur Sphingopyxis alaskensis, une bactérie commune dans les eaux au large de l'Alaska. Alors que de nombreuses études utilisent la bactérie Escherichia coli comme organisme modèle, cet organisme unicellulaire est beaucoup plus petit, vit dans des environnements froids et peut survivre avec peu de nutriments. Toutes ces choses en font un meilleur candidat pour une vie potentielle sur les lunes glacées de Saturne ou de Jupiter.

"Ils sont extrêmement petits, ils sont donc en théorie capables de s'insérer dans les grains de glace émis par un monde océanique comme Encelade ou Europe", a déclaré Klenner.

Les résultats montrent que les instruments peuvent détecter cette bactérie, ou des portions de celle-ci, dans un seul grain de glace. Différentes molécules se retrouvent dans différents grains de glace. La nouvelle recherche montre que l'analyse de grains de glace uniques, où les biomatériaux peuvent être concentrés, est plus efficace que la moyenne sur un échantillon plus grand contenant des milliards de grains individuels.

Une étude récente menée par les mêmes chercheurs a montré la présence de phosphate sur Encelade. Ce corps planétaire semble désormais contenir de l'énergie, de l'eau, du phosphate, d'autres sels et des matières organiques à base de carbone, ce qui le rend de plus en plus susceptible d'héberger des formes de vie similaires à celles trouvées sur Terre.

Les auteurs émettent l'hypothèse que si les cellules bactériennes étaient enfermées dans une membrane lipidique, comme celles de la Terre, elles formeraient également une peau à la surface de l'océan. Sur Terre, l’écume des océans est un élément clé des embruns marins qui contribuent à l’odeur de l’océan. Sur une lune glacée où l’océan est relié à la surface (par exemple, à travers des fissures dans la coquille de glace), le vide de l’espace ferait bouillir cet océan souterrain. Les bulles de gaz s'élèvent à travers l'océan et éclatent à la surface, où le matériau cellulaire s'incorpore aux grains de glace du panache.

"Nous décrivons ici un scénario plausible sur la manière dont des cellules bactériennes peuvent, en théorie, être incorporées dans un matériau glacé formé à partir d'eau liquide sur Encelade ou Europe, puis émis dans l'espace", a déclaré Klenner.

L’analyseur de poussière SUrface à bord d’Europa Clipper sera plus puissant que les instruments des missions précédentes. Cet instrument et les futurs instruments seront également capables pour la première fois de détecter des ions porteurs de charges négatives, ce qui les rendra mieux adaptés à la détection des acides gras et des lipides.

"Pour moi, il est encore plus excitant de rechercher des lipides ou des acides gras que de rechercher des éléments constitutifs de l'ADN, et la raison en est que les acides gras semblent être plus stables", a déclaré Klenner.

"Avec des instruments appropriés, tels que l'analyseur de poussière SUrface de la sonde spatiale Europa Clipper de la NASA, il pourrait être plus facile que nous le pensions de trouver de la vie, ou des traces de celle-ci, sur les lunes glacées", a déclaré l'auteur principal Frank Postberg, professeur de sciences planétaires. à la Freie Universität Berlin.

"Si la vie y est présente, bien sûr, et souhaite être enfermée dans des grains de glace provenant d'un environnement tel qu'un réservoir d'eau souterrain."