Les grottes géothermiques sous-glaciaires en Antarctique peuvent devenir assez chaudes, grâce à la lumière du soleil qui brille à travers la glace mince. Chadden Hunter/Bibliothèque d'images de la nature/Getty Images Au-dessus du sol, L'Antarctique semble aride et stérile. Mais niché dans des poches chaudes de grottes de glace volcanique, une vie végétale et animale diversifiée peut s'épanouir. De la vapeur et du gaz crachés par les volcans actifs du mont Erebus sur l'île de Ross sur le continent, et à trois volcans sur la Terre Victoria voisine, ont creusé des oasis chauffées dans des dômes de glace, tours et systèmes de grottes.
"Les grottes sont couvertes de glace, et il y a de la glace tout autour, mais certains sont aussi chauds qu'un jour d'été - plus de 20 degrés Celsius [68 degrés Fahrenheit], " Ceridwen Fraser de la Fenner School of Environment &Society de l'Australian National University a déclaré à HowStuffWorks par e-mail. " Dans la plupart des cas, il fait assez sombre car peu de lumière passe à travers la glace épaisse, mais dans d'autres, où la couverture de glace est mince, la lumière peut filtrer."
C'est dans ces grottes que l'équipe de recherche de Fraser a collecté des échantillons de sol qui ont fourni l'ADN de dizaines d'espèces végétales et animales. La plupart de l'ADN collecté dans les grottes correspond à des espèces de, dire, mousse, algues et nématodes déjà détectés sur d'autres sites du continent. Mais Fraser dit que l'équipe a également identifié la génétique de la vie qui peut être unique à l'environnement inhabituel des grottes de glace volcanique.
"Il y avait des séquences qui ne correspondaient pas étroitement à l'ADN dans les bases de données en ligne … ce qui me fait me demander s'il pourrait y avoir des espèces spécialement adaptées aux grottes et trouvées nulle part ailleurs, ", dit Fraser. "Cela ouvre la porte à des découvertes passionnantes sur la biodiversité en Antarctique."
Alors que l'ADN capturé dans les zones volcaniques n'a pas prouvé de manière concluante que les sites hébergent vie formes des plantes et des animaux, les échantillons offrent néanmoins un aperçu alléchant des formes de vie qui pourraient y vivre. La prochaine étape des chercheurs sera de trouver des preuves directes, à savoir, la vie elle-même — en échantillons.
Obtenir des échantillons des sites volcaniques de l'Antarctique n'est pas une tâche facile. Laurie Connel, chercheur en sciences moléculaires et biomédicales à l'Université du Maine, est co-auteur de l'étude qui a conduit l'équipe sur les sites géothermiques. Le voyage "vous prend beaucoup, " dit-elle lors d'un entretien téléphonique. Une fois les chercheurs arrivés sur le continent, ils ont été transportés par hélicoptère à mi-chemin du mont Erebus. Ils sont restés dans des tentes au moins deux nuits pour s'acclimater aux altitudes plus élevées, et de là, ils ont fait de la randonnée ou de la motoneige jusqu'aux creux de la grotte de glace.
À un moment donné, Connell et ses collègues ont été forcés de surmonter un blizzard et ont passé quatre longs jours coincés dans leurs tentes alors que le vent et la neige hurlaient à l'extérieur. Puisque les conditions étaient si dures, ils ne pouvaient pas quitter les tentes pour aller aux toilettes ("Nous avions un seau à crottes dans la tente, " dit Connell) ou pour accéder à leur réserve de nourriture.
"C'était la fin de Thanksgiving, nous avons donc décidé de garder notre mélange de soupe sèche et nos craquelins restants pour le jour de Thanksgiving, " dit Connell. " Quand nous nous sommes réveillés le jour de Thanksgiving pour notre 'fête' et que nous avons fait notre soupe, nous avons réalisé que notre eau chaude n'était plus chaude, juste tiède. C'était assez pathétique."
Une fois que les chercheurs ont réussi à atteindre la station de terrain du volcan Mont Erebus, où les températures loin des sites géothermiques atteignent moins 30 degrés Fahrenheit (moins 34 degrés Celsius), l'équipe s'est déployée sur divers sites et a utilisé des cordes et des harnais pour accéder à une gamme de caractéristiques géothermiques. Les caractéristiques comprenaient des zones de sol qui ont été chauffées par l'activité volcanique, mais toujours exposé; "Monticule de glace, " qui sont des dômes de glace instable recouvrant un évent volcanique crachant de la chaleur ; et des tours de glace et des grottes qui présentaient des labyrinthes complexes de mondes souterrains glacés.
Parmi l'ADN non identifié récupéré sur les sites volcaniques, le match le plus proche que les scientifiques pourraient trouver sont les arthropodes. Cette catégorie d'animaux présente des coquilles externes et des membres articulés, et comprend plus d'un million d'espèces connues, allant des homards aux mille-pattes aux copépodes microscopiques.
Des arthropodes ont été trouvés ailleurs sur le continent antarctique, y compris sur des parcelles de terrain exposé qui ne représentent que 0,3 pour cent (ou moins) de l'Antarctique qui n'est pas recouvert de glace. Dans ces régions, la vie doit faire face non seulement au froid extrême, mais aussi avec une sécheresse extrême. Même si une grande partie du continent est recouverte de glace pouvant atteindre 5 kilomètres d'épaisseur par endroits, Les régions intérieures de l'Antarctique reçoivent en moyenne seulement 2 pouces (5 centimètres) de précipitations - principalement de la neige - chaque année.
Mais malgré les conditions difficiles qui existent loin de ses côtes, L'Antarctique abrite de vastes biomes sous la glace que les scientifiques explorent actuellement.
Les sites géothermiques du mont Erebus et d'autres endroits glacés de l'Antarctique peuvent abriter des populations biologiques extrêmement diverses. © 2009 Eli Duke/CC BY-SA 2.0
"Nous considérons l'Antarctique comme un terrain vague, " Fraser dit, "Mais même dans cet environnement extrême, la vie prospère dans des endroits incroyables - sur des rochers au sommet des montagnes, dans les couches inférieures de la banquise, dans les "déserts" secs - pourquoi pas aussi dans ces régions chaudes, des grottes hospitalières creusées par la vapeur entre la glace et la roche ?"
En Antarctique de l'Est, Le lac Vostok est enfoui sous 3,7 kilomètres de glace et n'a pas été à l'air libre depuis environ 15 millions d'années. Des échantillons prélevés dans le lac dans une étude indépendante ont donné des séquences génétiques pour 3, 507 espèces reconnaissables, selon une étude de 2013, ainsi qu'environ 10, 000 espèces encore inconnues de la science. Les scientifiques ont également trouvé des formes résistantes de bactéries dans les réseaux d'eau liquide salée découverts dans les vallées sèches de McMurdo en Antarctique, qui caractérisent frappant, chutes rouge sang de l'écoulement riche en fer.
Cependant, les scientifiques doivent se demander si l'ADN qu'ils trouvent sur ces sites extrêmes de l'Antarctique représente la vie qui existe vraiment là-bas, ou des organismes qui ont été transportés et n'ont persisté que temporairement. "Les organismes pourraient être transportés par voie aérienne - en particulier les microbes et les spores - ou par contamination accidentelle des vêtements, matériel scientifique, etc., " dit Bradley Tebo, professeur à l'Oregon Health and Science University, qui a également participé à des expéditions pour prélever des échantillons au mont Erebus.
En effet, Connell dit que son équipe savait qu'un groupe britannique avait gravi le mont Erebus il y a plus de 100 ans et avait visité de nombreux sites où ils avaient prélevé leurs échantillons. Six hommes de l'équipe de l'explorateur britannique Robert Falcon Scott s'aventurèrent sur le 12, 448 pieds de haut (3, volcan de 794 mètres de haut) en 1912 pour collecter des spécimens géologiques et faire des relevés de la région.
"Nous avons trouvé des fragments de frênes et d'autres choses qu'ils avaient probablement dans leur équipement, " dit Connell. " Donc, l'une de nos questions est de savoir lequel de l'ADN représente les choses qui ont été laissées lors de ces toutes premières expéditions en Antarctique et lesquelles peuvent représenter la vie là-bas maintenant ? "
Toujours, les découvertes d'ADN au mont Erebus ne représentent peut-être qu'une fraction de la vie diversifiée logée dans ses grottes de glace volcanique. L'Antarctique abrite plus de 100 volcans, chacune pouvant héberger son propre réseau de grottes de glace et de tunnels.
"Nous ne savons pas encore combien de systèmes de grottes existent autour des volcans de l'Antarctique, ou à quel point ces environnements sous-glaciaires pourraient être interconnectés, " Charles Lee, un autre co-auteur de la recherche, dit dans un communiqué. "Ils sont vraiment difficiles à identifier, aller et explorer."
L'Antarctique peut être difficile d'accès et d'exploration, mais il y a des endroits encore plus difficiles. De nombreux scientifiques pensent que comprendre la vie et ses environs souterrains dans le climat rigoureux de l'Antarctique pourrait donner des indices sur une vie possible dans des endroits encore plus extrêmes, comme Mars.
"Cette recherche, et d'autres recherches indiquent que l'activité volcanique peut favoriser la vie dans des conditions extrêmes, " dit Fraser. " Et oui, il est possible qu'autour des volcans d'autres planètes et lunes, nous puissions trouver de la vie, même lorsque les conditions atmosphériques exposées sont difficiles."
Maintenant c'est intéressantLa NASA fait de gros efforts pour s'assurer que les robots envoyés sur Mars ne soient pas contaminés par des traces de vie de la Terre. De telles traces peuvent fausser les résultats des échantillonnages effectués par les rovers sur la planète rouge. Bien sûr, distinguer l'ADN natif de l'ADN contaminant dans les échantillons provenant de l'Antarctique est plus facile, puisque l'emplacement en question est déjà ici sur Terre. Connell dit que les chercheurs sont en mesure de prélever des échantillons directs et peuvent ensuite effectuer des tests de culture pour déterminer si la vie est toujours active sur les sites géothermiques. Elle et ses collègues ont effectué ce genre de tests et prévoient de publier bientôt les résultats.
