Une avancée scientifique majeure révèle que les acides aminés présents dans les panaches de glace d’Encelade, la lune de Saturne, peuvent subir des impacts à grande vitesse, améliorant ainsi les chances de trouver de la vie au-delà de la Terre. Crédit : Issues.fr.com
Les panaches de glace d’Encelade pourraient contenir les éléments constitutifs de la vie.
Alors que la technologie et la recherche en astrophysique continuent de progresser, une question persiste : existe-t-il de la vie ailleurs dans l’univers ? Le voie Lactée La galaxie à elle seule compte des centaines de milliards de corps célestes, mais les scientifiques recherchent souvent trois éléments cruciaux dans leur recherche continue : l’eau, l’énergie et la matière organique. Les preuves indiquent que SaturneLa lune glacée d’Encelade est un « monde océanique » qui contient les trois, ce qui en fait une cible privilégiée dans la recherche de la vie.
Les découvertes de Cassini sur Encelade
Au cours de sa mission de 20 ans, NASAc’est Cassini le vaisseau spatial a découvert que des panaches de glace jaillissaient de la surface d’Encelade à environ 800 miles par heure (400 m/s). Ces panaches offrent une excellente opportunité de collecter des échantillons et d’étudier la composition des océans d’Encelade et leur habitabilité potentielle. Cependant, on ne savait pas jusqu’à présent si la vitesse des panaches fragmenterait les composés organiques contenus dans les grains de glace, dégradant ainsi les échantillons.
(Ce rendu artistique montre des panaches de glace éjectés d’Encelade à des vitesses allant jusqu’à 800 milles/heure. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Percée dans la recherche en laboratoire
Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont désormais démontré sans ambiguïté en laboratoire que acides aminés transportés dans ces panaches de glace peuvent survivre à des vitesses d’impact allant jusqu’à 4,2 km/s, ce qui facilite leur détection lors de l’échantillonnage par vaisseau spatial. Leurs conclusions ont été publiées dans Les actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
Spectromètre d’impact d’aérosol unique
À partir de 2012, le professeur distingué de chimie et de biochimie de l’UC San Diego, Robert Continetti, et ses collègues ont construit sur mesure un spectromètre d’impact d’aérosol unique, conçu pour étudier la dynamique de collision d’aérosols et de particules uniques à des vitesses élevées. Bien qu’elle n’ait pas été conçue spécifiquement pour étudier les impacts des grains de glace, elle s’est avérée être exactement la machine idéale pour le faire.
« Cet appareil est le seul de son genre au monde à pouvoir sélectionner des particules uniques et les accélérer ou décélérer jusqu’à des vitesses finales choisies », a déclaré Continetti. « De plusieurs microns de diamètre à des centaines de nanomètres, dans une variété de matériaux, nous sommes en mesure d’examiner le comportement des particules, comme la manière dont elles se dispersent ou dont leurs structures changent lors de l’impact. »
Un spectromètre d’impact d’aérosol sur mesure du laboratoire du professeur de chimie de l’UC San Diego, Robert Continetti. Les grains de glace impactent le détecteur à plaques à microcanaux (à l’extrême droite) à des vitesses hyper rapides, qui peuvent ensuite être caractérisées in situ. Crédit : laboratoire Robert Continetti / UC San Diego
La mission Europa Clipper
En 2024, la NASA lancera l’Europa Clipper, qui se rendra à Jupiter. Europe, l’une des plus grandes lunes de Jupiter, est un autre monde océanique et possède une composition glacée similaire à celle d’Encelade. On espère que Clipper ou toute autre sonde future vers Saturne sera capable d’identifier une série spécifique de molécules dans les grains de glace qui pourraient indiquer si la vie existe dans les océans souterrains de ces lunes, mais les molécules doivent survivre à leur éjection rapide. de la lune et collecte par la sonde.
Rendu artistique du vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Techniques d’expérimentation innovantes
Bien que des recherches aient été menées sur la structure de certaines molécules présentes dans les particules de glace, l’équipe de Continetti est la première à mesurer ce qui se passe lorsqu’un seul grain de glace heurte une surface.
Pour mener l’expérience, des grains de glace ont été créés à l’aide d’une ionisation par électrospray, où l’eau est poussée à travers une aiguille maintenue à haute tension, induisant une charge qui brise l’eau en gouttelettes de plus en plus petites. Les gouttelettes ont ensuite été injectées sous vide où elles gèlent. L’équipe a mesuré leur masse et leur charge, puis a utilisé des détecteurs de charge d’image pour observer les grains alors qu’ils volaient à travers le spectromètre. Un élément clé de l’expérience consistait à installer un détecteur d’ions à plaque à microcanaux pour chronométrer avec précision le moment de l’impact à la nanoseconde près.
Découvertes importantes en astrobiologie
Les résultats ont montré que les acides aminés – souvent appelés éléments constitutifs de la vie – peuvent être détectés avec une fragmentation limitée jusqu’à des vitesses d’impact de 4,2 km/s.
« Pour avoir une idée du type de vie qui pourrait être possible dans le système solaire, vous voulez savoir qu’il n’y a pas eu beaucoup de fragmentation moléculaire dans les grains de glace échantillonnés, afin que vous puissiez obtenir l’empreinte digitale de tout ce qui fait c’est une forme de vie autonome », a déclaré Continetti. « Notre travail montre que cela est possible avec les panaches de glace d’Encelade. »
Implications plus larges en chimie
Les recherches de Continetti soulèvent également des questions intéressantes pour la chimie elle-même, notamment la manière dont le sel affecte la détectabilité de certains acides aminés. On pense qu’Encelade contient de vastes océans salés – plus que ce qu’il y a sur Terre. Étant donné que le sel modifie les propriétés de l’eau en tant que solvant ainsi que la solubilité de différentes molécules, cela pourrait signifier que certaines molécules se regroupent à la surface des grains de glace, ce qui les rend plus susceptibles d’être détectées.
« Les implications que cela a pour détecter la vie ailleurs dans le système solaire sans missions à la surface de ces lunes océaniques sont très intéressantes, mais notre travail va au-delà des biosignatures dans les grains de glace », a déclaré Continetti. « Cela a également des implications pour la chimie fondamentale. Nous sommes enthousiasmés par la perspective de suivre les traces d’Harold Urey et de Stanley Miller, professeurs fondateurs de l’UC San Diego, en étudiant la formation des éléments constitutifs de la vie à partir de réactions chimiques activées par l’impact des grains de glace.
Ce travail a été soutenu par l’Air Force Office of Science Research (MURI-22, subvention FA9550-22-0199) et le Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, dans le cadre d’un contrat avec la National Aeronautics and Space Administration (subvention 80NM0018D0004).
