SaturneLa lune océanique d’, Encelade, attire de plus en plus l’attention dans la recherche de vie dans notre système solaire.
La plupart de ce que nous savons sur Encelade et son océan couvert de glace vient du Mission Cassini. Cassini a terminé son exploration du système Saturne en 2017, mais les scientifiques travaillent toujours sur ses données.
De nouvelles recherches basées sur les données de Cassini renforcent l’idée selon laquelle Encelade possède les produits chimiques nécessaires à la vie.
Au cours de sa mission, Cassini a découvert des panaches d’eau ressemblant à des geysers sortant de la coquille glacée d’Encelade. En 2008, Cassini a effectué un survol à proximité et analysé les panaches avec son analyseur de poussière cosmique (CDA).
Le CDA a montré que l’eau contenue dans les panaches contenait un mélange surprenant de substances volatiles, notamment du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau et du monoxyde de carbone. Il a également trouvé des traces d’azote moléculaire, d’hydrocarbures simples et de produits chimiques organiques complexes.
Mais les données de Cassini sont toujours en cours d’analyse, même six ans après avoir terminé sa mission et envoyé vers sa destruction dans l’atmosphère de Saturne. Un nouvel article intitulé « Observations de la composition élémentaire d’Encelade conformes aux modèles généralisés d’écosystèmes théoriques » présente quelques nouvelles découvertes. L’auteur principal est Daniel Muratore, post-doctorant à l’Institut de Santa Fe.
Les travaux sont centrés sur la découverte d’ammoniac et de phosphore inorganique dans l’océan d’Encelade. Les chercheurs ont utilisé la théorie et la modélisation écologiques et métaboliques pour comprendre comment ces produits chimiques pourraient rendre Encelade propice à la vie.
« En plus de spéculer sur les concentrations seuils de composés bioactifs pour soutenir les écosystèmes, la théorie métabolique et écologique peut fournir une lentille interprétative puissante pour évaluer si les environnements extraterrestres sont compatibles avec les écosystèmes vivants », expliquent les auteurs.
Un élément essentiel de la théorie écologique est le rapport de Redfield. Il porte le nom de l’océanographe américain Alfred Redfield. En 1934, Redfield a publié des résultats montrant que le rapport carbone/azote/phosphore (C:N:P) était remarquablement constant dans la biomasse océanique à 106:16:1. D’autres chercheurs ont constaté que le rapport variait légèrement en fonction de la zone et des espèces de phytoplancton présentes. Des travaux plus récents ont affiné le rapport à 166:22:1.
Les chiffres exacts ne constituent pas nécessairement le point critique. La conclusion de Redfield est la partie essentielle. Le rapport de Redfield montre une unité remarquable entre la chimie des êtres vivants des profondeurs océaniques et l’océan lui-même. Il a proposé qu’il existe un équilibre entre l’eau des océans et les nutriments du plancton, basé sur la rétroaction biotique. Il a décrit un cadre chimique pour les nutriments et une vie simple.
« Quelle que soit son explication, la correspondance entre les quantités d’azote et de phosphore biologiquement disponibles dans la mer et les proportions dans lesquelles ils sont utilisés par le plancton est un phénomène du plus grand intérêt », a déclaré Redfield en conclusion de son papier.
Alors, quel est le lien entre la découverte d’ammoniac et de phosphore dans l’océan d’Encelade et le rapport de Redfield et le potentiel biologique d’Encelade ?
Le rapport de Redfield est répandu dans tout l’Arbre de Vie sur Terre. « En raison de cette apparente omniprésence, le rapport de Redfield a été considéré comme une signature cible pour la détection de la vie astrobiologique, en particulier sur les mondes océaniques tels qu’Europe et Encelade », écrivent les auteurs du nouvel article.
Quand il s’agit de vie, tout ce que nous devons faire, c’est la Terre. Il est donc judicieux d’utiliser les aspects fondamentaux de la chimie de la vie ici sur Terre comme une lentille à travers laquelle examiner d’autres mondes potentiels propices à la vie.
L’analyse des données de Cassini provenant des panaches d’Encelade montre un niveau élevé de phosphate inorganique dans l’océan. D’autres simulations géochimiques basées sur les découvertes de Cassini indiquent la même chose.
« Ces rapports sur le phosphore font suite à des travaux antérieurs identifiant de nombreux constituants élémentaires de la vie terrestre (C, N, H, O) du panache d’Encelade », expliquent les auteurs.
Des analyses encore plus approfondies suggèrent que l’océan contient de nombreux produits chimiques courants dans les organismes vivants, comme les précurseurs d’acides aminés, l’ammonium et les hydrocarbures.
L’océan d’Encelade possède donc une chimie riche, et de nombreux produits chimiques reflètent la composition chimique de la vie. En particulier, une hypothèse émergente selon laquelle Encelade pourrait soutenir méthanogenèse.
La Terre Archées effectuent la méthanogenèse dans un large éventail de conditions environnementales différentes sur Terre et ce depuis plus de trois milliards d’années, prouvant ainsi leur capacité de survie. La modélisation biochimique suggère que les méthanogènes de la Terre sont compatibles avec l’océan d’Encelade.
Les chercheurs ont développé un nouveau modèle plus détaillé pour les méthanogènes d’Encelade afin de voir s’ils pouvaient y survivre et s’y développer. Leur modèle s’appuyait fortement sur le ratio de Redfield. Ils ont découvert que même si le phosphore est présent en grande quantité dans l’océan lunaire, le rapport global « pourrait être limité aux cellules semblables à celles de la Terre ».
« Des stocks élevés de ces nutriments pourraient être cohérents avec un prélèvement incomplet dû à une biosphère petite ou métaboliquement lente, à une biosphère avec une origine de vie récente », ou à d’autres raisons pouvant provoquer un déséquilibre.
Alors, où cela laisse-t-il les perspectives de vie sur Encelade ?
Nous n’en sommes qu’au début de la science de la biosignature. Nous pouvons identifier des produits chimiques individuels, mais à une telle distance, nous ne pouvons pas mesurer avec précision la chimie globale d’Encelade. Des recherches plus récentes sur la biosignature, y compris cet article, visent à identifier comment les processus biologiques réorganisent les éléments chimiques de manière révélatrice. En examinant des écosystèmes entiers, comme l’a fait Redfield, les scientifiques pourraient découvrir de nouvelles biosignatures moins ambiguës.
Si nous y parvenons, nous découvrirons peut-être que les formes de vie non terrestres réorganisent les produits chimiques de manières totalement différentes.
Cette recherche fait partie d’un nouvel effort visant à détecter plus que des biosignatures chimiques individuelles, dont certaines peuvent être de faux positifs. Le méthane, par exemple, peut être une biosignature mais peut également être produit de manière abiotique. Il y en a d’autres, comme la phosphine récemment découverte sur Vénus.
Comprendre les écosystèmes dans leur ensemble est la prochaine étape. Il y a un nombre ahurissant de facteurs à prendre en compte. Taille des cellules, disponibilité des nutriments, rayonnement, salinité, température. Encore et encore. Mais pour comprendre l’environnement chimique global à Encelade, Europe ou ailleurs, nous avons besoin de données plus détaillées.
Heureusement, la science des instruments continue de s’améliorer et les prochaines missions en Europe commenceront à brosser un tableau plus complet. Selon les auteurs, la prochaine étape nécessite des données plus complètes et une approche plus généralisée.
« Nous suggérons deux priorités pour des recherches astrobiologiques plus approfondies afin de mieux comprendre les implications de ces conclusions », écrivent-ils. « Tout d’abord, nous faisons écho aux appels précédents dans la littérature sur l’astrobiologie pour explorer des notions plus généralisées de métabolisme et de physiologie. »
Ils suggèrent également que la recherche de parallèles directs avec la vie terrestre sous forme de biochimie n’est peut-être pas la meilleure stratégie pour rechercher la vie sur Encelade.
« Deuxièmement, nous recommandons d’élargir la portée des environnements analogues à la Terre pour inclure ceux présentant des ratios d’approvisionnement en ressources extrêmes, reflétant ceux suggérés pour Encelade », expliquent-ils.
Notre compréhension de l’habitabilité s’améliore progressivement, comme le montre clairement cette étude. Il n’y aura probablement pas de moments révélateurs où nous le comprendrons soudainement.
La nature a créé une grande variété de mondes, chacun avec sa propre chimie. Bien que l’utilisation d’outils tels que le rapport de Redfield comme objectif soit une façon d’observer ces mondes dans toute leur splendeur unique, nous ne pouvons pas avoir une vision tunnel.
Même si la plupart de ce que notre imagination imagine à propos de la vie sur d’autres mondes est fantaisiste et improbable, la vie aurait pu trouver une autre voie sur Encelade. Il pourrait y avoir différentes façons dont la vie existe et réorganise les environnements chimiques.
Cet article a été initialement publié par L’univers aujourd’hui. Lis le article original.
