À la recherche de la vie dans les croûtes glacées du monde marin


À la recherche de la vie dans les croûtes glacées du monde marin

Lors des essais sur le terrain de 2019 près de la Summit Station du Groenland, une station d’observation à distance à haute altitude, l’instrument WATSON sera mis à l’épreuve pour rechercher des signes de vie ou des biosignatures dans un forage à une profondeur de 110 mètres. Le treuil qui maintient la perceuse dépasse du haut de la tente de forage. Crédit photo: NASA / JPL-Caltech

Bien avant que le Perseverance Rover de la NASA n’atterrisse sur la planète rouge le 18 février, l’un de ses objectifs de mission était fixé au plus haut niveau: la recherche de signes de vie ancienne à la surface de Mars. En fait, les techniques utilisées par l’un des instruments scientifiques à bord du rover pourraient être appliquées aux lunes de Saturne Encelade et Titan, ainsi qu’à la lune de Jupiter, Europe.

« Perseverance recherchera une liste de courses de minéraux, de composés organiques et d’autres composés chimiques susceptibles de révéler la vie des microbes sur Mars », a déclaré Luther Beegle, chercheur principal pour la numérisation des environnements habitables de Mars 2020 avec Raman & Luminescence for Organics & Chemicals SHERLOC) Instrument. « Mais la technologie derrière SHERLOC, qui recherchera la vie passée dans les roches martiennes, est extrêmement adaptable et peut également être utilisée pour trouver des microbes vivants et les blocs de construction chimiques pour la vie dans la glace profonde des lunes de Saturne et de Jupiter. »

Encelade, Europa et même la lune brumeuse Titan cacheraient d’énormes océans d’eau liquide contenant des composés chimiques associés à des processus biologiques sous leur épais extérieur glacial – des environnements très différents de Mars moderne. Si la vie microbienne est présente dans ces eaux, les scientifiques peuvent également en trouver des preuves dans la glace. Mais comment pouvez-vous trouver cette preuve lorsqu’elle est emprisonnée profondément dans la glace?

Entrez WATSON. Le prototype tubulaire de 1,2 mètre de long, abréviation de Wireline Analysis Tool pour l’observation souterraine des calottes glaciaires dans le nord, est actuellement en cours de développement au Jet Propulsion Laboratory de la NASA dans le sud de la Californie. Il a été couplé au forage profond planétaire de Honeybee Robotics et cette combinaison a été testée avec succès dans le froid extrême de la glace du Groenland.

Une version plus petite de WATSON pourrait un jour monter à bord d’une future mission robotique pour explorer le potentiel d’habitabilité de l’une de ces énigmatiques lunes. L’instrument balayerait la glace à la recherche de biosignatures – des molécules organiques créées par des processus biologiques. Le cas échéant, une future version de WATSON avec la capacité supplémentaire de collecter la glace de la paroi du trou de forage pourrait collecter des échantillons pour une étude plus approfondie.

En utilisant la spectroscopie laser ultraviolette profonde Raman pour analyser les matériaux trouvés, plutôt que de prélever immédiatement des échantillons de glace puis de les examiner sur la surface lunaire, l’instrument fournirait aux scientifiques des informations supplémentaires sur ces échantillons en examinant où ils se trouvent dans leur contexte dans leur alentours.

À la recherche de la vie dans les croûtes glacées du monde marin

WATSON a créé cette carte de fluorescence d’un forage à une profondeur de 93,8 mètres dans la glace du Groenland. Le panneau de gauche montre des taches nébuleuses de biosignatures, et le panneau de droite montre une version colorée qui résume des produits chimiques organiques similaires. Crédit photo: NASA / JPL-Caltech

«Ce serait formidable si nous pouvions d’abord étudier à quoi ces échantillons ressemblent réellement dans leur environnement naturel avant de les ramasser pour les tester et de les mélanger dans une suspension», a déclaré Mike Malaska, astrobiologiste au JPL et scientifique principal chez WATSON. «C’est pourquoi nous développons cet outil non invasif pour une utilisation dans des environnements glacés: pour examiner en profondeur la glace et identifier des grappes de composés organiques – peut-être même des microbes – afin qu’ils puissent être examinés avant de les analyser plus en détail et les leurs. perdre le contexte natif ou modifier leur structure. « 

Bien que WATSON utilise la même technique que SHERLOC de Perseverance, il existe des différences. D’une part, SHERLOC analysera les roches et les sédiments martiens pour rechercher des signes de vie microbienne passée que les missions futures peuvent collecter et ramener sur pour une enquête plus approfondie. Et SHERLOC ne perce aucun trou. Un outil distinct fait cela.

Cependant, les deux sont basés sur un laser ultraviolet profond et un spectromètre. Si l’instrument de glace WATSON dispose d’un imageur pour observer la texture et les particules dans la paroi de glace, le SHERLOC de Perseverance sera combiné avec une caméra haute résolution pour prendre des photos en gros plan des textures de roche pour faciliter ses observations. Cette caméra porte le même nom que le prototype explorant la glace: WATSON. Dans ce cas, cependant, l’acronyme signifie Capteur de topographie grand angle pour les opérations et l’ingénierie. (Après tout, tout instrument dont le nom est inspiré du célèbre détective de fiction Sherlock Holmes doit donner des indices à son partenaire.)

Encelade sur terre

Tout comme SHERLOC a subi des tests approfondis sur Terre avant Mars, WATSON doit l’être avant d’être envoyé vers le système externe. Pour voir comment l’instrument pourrait se comporter dans la croûte glacée d’Encelade et les températures extrêmement basses de la lune, l’équipe WATSON a choisi le Groenland comme «analogue de la terre» pour les essais sur le terrain du prototype lors d’une campagne en 2019.

Les analogues de la Terre ont des propriétés similaires à d’autres endroits de notre système solaire. Dans le cas du Groenland, la zone proche du centre de la calotte glaciaire de l’île et éloignée de la côte se rapproche de la surface d’Encelade, où des matières marines éclatent des ouvertures fertiles de la petite lune et de la pluie. La glace mutilée sur le bord des glaciers du Groenland près de la côte peut servir d’analogue à la croûte de glace profonde de l’Europe.

À la recherche de la vie dans les croûtes glacées du monde marin

Au cours de l’essai sur le terrain, le WATSON et le trépan de forage attaché ont été descendus dans le trou de forage à une profondeur de 110 mètres. Sur cette photo, la fenêtre optique du WATSON permet à l’instrument de «voir» les côtés du forage. Crédit photo: NASA / JPL-Caltech

L’instrument a été mis à l’épreuve pendant la campagne d’exploration d’un forage existant près de Summit Station, une station d’observation à distance à haute altitude au Groenland. Lorsque WATSON est descendu à plus de 100 mètres, WATSON a illuminé les parois de la glace avec son laser UV et a fait briller certaines molécules. Le spectromètre a ensuite mesuré leur faible pour donner à l’équipe un aperçu de leur structure et de leur composition.

Bien que la découverte de biosignatures dans la banquise du Groenland n’ait pas été une surprise – les tests ont finalement eu lieu sur Terre – la cartographie de leur distribution le long des parois du forage profond a soulevé de nouvelles questions sur la façon dont ces caractéristiques sont arrivées là où elles étaient. L’équipe a découvert qu’au fond de la glace, les microbes ont tendance à s’agglutiner en gouttes et non en couches comme ils s’y attendaient initialement.

«Nous avons créé des cartes lorsque WATSON scannait les côtés du forage et des points chauds de grappes de bleus, verts et rouges – tous représentant différents types de matière organique», a déclaré Malaska. «Et ce qui m’intéressait, c’était que la répartition de ces points chauds était à peu près la même partout où nous regardions: que la carte ait été dessinée à 10 ou 100 mètres. [33 or 330 feet] Dans les profondeurs, il y avait ces petites taches compactes. « 

En mesurant les signatures spectrales de ces points chauds, l’équipe a identifié des couleurs associées aux hydrocarbures aromatiques (dont certains peuvent être créés par la pollution de l’air), aux lignines (composés qui aident à construire les parois cellulaires des plantes) et à d’autres matériaux fabriqués biologiquement (par exemple, complexes organiques substances) correspondent aux acides également présents dans les sols). De plus, l’instrument a enregistré des signatures similaires à la lueur produite par des amas de microbes.

D’autres tests restent à faire – idéalement dans d’autres analogues de la Terre qui se rapprochent des conditions d’autres lunes glacées – mais l’équipe a été encouragée par la sensibilité de WATSON à une si grande variété de biosignatures. Cette haute sensibilité serait utile lors de missions dans les mondes océaniques où la distribution et la densité des biosignatures potentielles sont inconnues, a déclaré Rohit Bhartia, chercheur principal pour WATSON et chercheur principal adjoint pour SHERLOC of Photon Systems à Covina, en Californie. «Si nous recueillons un échantillon aléatoire, nous risquons de rater quelque chose de très intéressant, mais nos premiers tests sur le terrain nous permettront de mieux comprendre la distribution des matières organiques et des microbes dans la glace terrestre qui pourrait nous aider à forer la croûte d’Enceladus. « 

Les résultats du test sur le terrain ont été publiés dans la revue Astrobiologie présenté à l’automne 2020 et à la réunion d’automne 2020 de l’American Geophysical Union le 11 décembre.


Le détective à bord du Perseverance Rover de la NASA


Plus d’information:
Michael J. Malaska et coll. Détection in situ de microbes et de divers points chauds de matière organique dans la calotte glaciaire du Groenland sous la surface, Astrobiologie (2020). DOI: 10.1089 / ast.2020.2241

Citation: Search for life in the glacial crusts of the ocean worlds (2021, 7 avril), consulté le 7 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-probing-life-icy-crusts-ocean.html

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