La recherche de la vie au-delà de la Terre fascine beaucoup et soulève de grandes questions :Sommes-nous vraiment seuls dans l’univers ? Notre Terre est-elle unique ? Est-il possible que la vie au-delà de la Terre soit en réalité loin des petits extraterrestres verts et beaucoup plus proche de la vie microbienne avec laquelle nous partageons notre planète ?
Les organismes unicellulaires ont été les premières formes de vie à avoir évolué sur Terre il y a des milliards d’années et existent depuis bien plus longtemps que les humains et autres organismes multicellulaires. Ils sont également métaboliquement diversifiés et peuvent prospérer dans des environnements que nous, les humains, considérons comme extrêmes, comme au fond de l'océan dans des sources hydrothermales très chaudes, dans des lacs extrêmement salés et même dans les rochers.
Le premier endroit où rechercher la vie en dehors de la Terre est notre système solaire, où les distances entre nous et les mondes potentiellement habitables sont encore gérables pour les survols d’engins spatiaux et même pour les missions d’échantillonnage. Vénus, Mars et de nombreuses lunes de Jupiter et de Saturne intéressent toutes les astrobiologistes, même si Europe, l'une des 95 lunes de Jupiter, est un monde candidat particulièrement prometteur. Europe est un monde océanique glacé où des panaches d'eau jaillissent d'un océan sous une épaisse croûte de glace.
Bien que la température de surface reste constamment en dessous de -220°F, Europe passionne de nombreux astrobiologistes en tant que site possible de vie dans notre système solaire en raison de son océan sous-glaciaire. L'eau est importante pour l'habitabilité d'une planète par la vie telle que nous la connaissons; un solvant polaire comme l'eau est essentiel aux réactions biochimiques qui animent toute vie sur Terre et peut également fournir un habitat thermiquement stable pour que les organismes puissent vivre et évoluer.
Avec l’eau, le carbone est un autre élément important de la vie telle que nous la connaissons. Toutes les macromolécules essentielles à la vie sont basées sur le carbone :les sucres, les protéines, l'ADN et les lipides sont tous constitués d'atomes de carbone disposés sous diverses formes, notamment des anneaux, des feuilles et des chaînes.
En septembre 2023, deux équipes indépendantes de scientifiques ont découvert que le dioxyde de carbone solide (CO2 ) à la surface d'Europe provient très probablement de son océan sous-glaciaire, car son emplacement à la surface coïncide avec des caractéristiques géologiques qui indiquent le transport de matériaux depuis le dessous de la glace.
Une équipe a également émis l'hypothèse que les océans sont oxydés, une condition chimique qui soutient la biosphère actuelle de la Terre et favorise ainsi l'habitabilité de la vie telle que nous la connaissons. Bien que les scientifiques n'aient pas été en mesure de déterminer avec certitude la source du CO2 sur Europe, la confirmation de l'existence de carbone sur Europe a alimenté le feu des astrobiologistes qui pensent qu'elle pourrait abriter la vie microbienne.
Les signes de vie comme le carbone organique et l’eau sont largement connus sous le nom de biosignatures, marqueurs chimiques ou physiques qui nécessitent spécifiquement une origine biologique. Bien qu'aucune biosignature ne soit suffisante pour revendiquer la vie dans un monde lointain, la découverte de nombreuses biosignatures complémentaires sur des corps comme Europe peut renforcer l'argument selon lequel la vie, sous une certaine forme, pourrait exister au-delà de la Terre.
De l'Europe à l'Antarctique :étudier les microbes sous-glaciaires
En tant que site de recherche microbiologique sur le terrain, Europe est aussi inaccessible que possible :elle se trouve à plus de 600 millions de kilomètres et est incroyablement froide. Comment, alors, pouvons-nous déterminer si la vie pourrait survivre dans les conditions européennes ? Une idée consiste à étudier des sites analogiques basés sur Terre, c'est-à-dire des environnements extrêmes sur Terre dont les conditions imitent celles de mondes lointains.
En caractérisant la vie microbienne dans ces écosystèmes, nous pouvons mieux comprendre comment la vie peut persister dans des endroits totalement inhospitaliers pour la plupart des autres formes de vie. L'étude de sites analogiques peut également nous donner des indices sur les types de biosignatures qui peuvent être importants dans différents environnements et aider à éclairer ce que les chercheurs recherchent dans les données provenant des futures missions à destination de l'Europe.
Jill Mikucki, Ph.D., professeure agrégée à l'Université du Tennessee à Knoxville, étudie l'un de ces sites analogiques :Blood Falls, une caractéristique qui colore le terminus du glacier Taylor dans les vallées sèches de McMurdo en Antarctique. Là, un écosystème d’eau souterraine saumâtre et sous-glaciaire laisse échapper de la saumure contenant du fer à la surface. Le fer s'oxyde au contact de l'air, teintant l'eau salée qui s'écoule d'un rouge rouille et donnant à Blood Falls son apparence effrayante et son nom qui correspond.
"Cela semble surnaturel de travailler et de camper dans les vallées sèches", a déclaré Mikucki. "Cela peut être extrêmement silencieux… pénétrant. Mais si le vent se lève, il peut rugir."
Une partie de l'attrait de Blood Falls en tant qu'analogue vient de ses caractéristiques géologiques et hydrologiques uniques. "Je pense que Blood Falls constitue un excellent analogue pour les études sur le monde océanique, car c'est l'un des rares endroits où le liquide transite du dessous de la glace vers la surface", a expliqué Mikucki. "De plus, il est saumâtre, donc c'est comme un mini-monde océanique qui déverse épisodiquement des aliquotes de fluides sous-glaciaires et son contenu microbien."
Ces caractéristiques rappellent les panaches d’Europan jaillissant sous la glace. "À Blood Falls, nous pouvons étudier à quoi ressemble la vie sous la glace, ce qu'implique ce transit vers la surface et à quoi ressemble la survie à la surface", a déclaré Mikucki.
En 2009, Mikucki et ses collègues ont publié un article détaillant comment les microbes situés sous le glacier Taylor pourraient recycler le soufre et utiliser le fer comme accepteur terminal d'électrons, un rôle joué par l'oxygène pour de nombreux organismes à la surface de la Terre.
Ce type de métabolisme se produit dans des conditions anaérobies (lorsque l'oxygène est limité), ce qui peut se produire dans certains environnements lorsque des organismes photosynthétiques produisant de l'O2 sont absents. Cet écosystème est enfoui profondément sous la glace et pourrait avoir été isolé de l'extérieur depuis plus d'un million d'années.
Mikucki travaille sur les environnements sous-glaciaires depuis plus de deux décennies, mais elle reste stupéfaite par certaines de ses découvertes et celles de son équipe. Par exemple, les cellules microbiennes se développent très lentement sous la glace, et leur division peut prendre un an ou plus.
"Tout me laisse encore perplexe", a-t-elle ri. "Je me demande depuis combien de temps cette saumure est restée piégée sous le glacier Taylor et comment, où et dans quelles circonstances elle est originaire. Comment ces communautés microbiennes ont-elles persisté tout au long de ce voyage physique et chimique ?" La vie pourrait-elle persister de la même manière sur Europe ? Le jury n'est pas encore élu, mais des efforts sont en cours pour recueillir davantage de données.
Dans les décennies à venir, nous aurons un meilleur aperçu d'Europe grâce à deux missions :JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l'Agence spatiale européenne et Europa Clipper de la NASA. Alors que la mission JUICE, lancée en avril 2023, vise à caractériser Europe et deux autres lunes de Jupiter, la mission Clipper de la NASA (dont le lancement est prévu en octobre 2024) se concentrera sur Europe.
L'objectif du Clipper est de mesurer l'épaisseur de la croûte glacée et les échanges entre la surface et l'océan, ainsi que d'étudier la composition et la géologie d'Europe. Les deux vaisseaux spatiaux devraient atteindre leurs objectifs dans les années 2030 et pourront alors commencer à collecter et renvoyer des données.
La possibilité que la vie existe au-delà de la Terre – et qu’elle soit très différente de ce que nous avons ici – est à la fois passionnante et humiliante. Si nous ne trouvons jamais de vie au-delà de la Terre, cela signifiera que ce qui s’est passé ici était extraordinairement spécial. Si nous le faisons, cela pourrait bouleverser ce que nous pensons savoir sur la vie et nous montrer que nous ne sommes pas seuls dans le vaste cosmos.
Fourni par l'American Society for Microbiology
