Trouver la vie au-delà de la Terre serait une découverte scientifique majeure avec des implications importantes pour tous les domaines de la science et de la pensée humaine. Pourtant, une seule recherche directe de la vie extraterrestre a jamais été menée.
Le vaisseau spatial de la NASA Viking, qui a atterri sur Mars, a effectué cette recherche à l'été 1976. Viking était composé de deux orbiteurs jumeaux et landers, avec des chambres expérimentales dans les Landers pour mener trois expériences de biologie.
Au cours du dernier demi-siècle, les mesures effectuées au cours des expériences de biologie viking ont fait l'objet de nombreuses discussions, analyses et spéculation. Aujourd'hui, les scientifiques discutent toujours des résultats de ces expériences pour tenter de répondre à la question séculaire de savoir s'il y a la vie au-delà de la Terre.
L'année 2025 marque 50 ans depuis le lancement des deux vaisseaux spatiaux, à trois semaines d'intervalle. Ces landers ont atteint les deux premiers atterrissages doux de l'humanité de l'engin spatial opérationnel et fonctionnel à la surface d'une autre planète.
Je suis un scientifique atmosphérique qui a travaillé sur les missions Viking dans les années 1970 au NASA Langley Research Center, le laboratoire qui a développé et géré les missions Viking très réussies. Les découvertes scientifiques des missions Viking ont peint une nouvelle image de l'atmosphère, de l'histoire de la surface et du planétaire des Mars.
Lancement et atterrissage du vaisseau spatial Viking
Les deux vaisseaux spatiaux Viking étaient tous deux composés d'un orbiteur et d'un landeur. Viking 1 est entré en orbite de Mars le 19 juin 1976 et a atterri avec succès à la surface le 20 juillet 1976, qui était également le septième anniversaire du premier atterrissage sur la lune humaine. Viking 2 a suivi, atterrissant le 3 septembre 1976, sur un site plus loin au nord-ouest.
Viking ne cherchait pas seulement la vie.
Ces métiers contenaient du matériel pour prendre des photos; cartographier l'énergie thermique, le vent et les intempéries; Étudiez la composition chimique de la surface, de la poussière et de l'atmosphère; et collecter et analyser les échantillons de sol.
Les mesures que Viking ont pris de l'atmosphère suggèrent que Mars avait une atmosphère beaucoup plus dense mais que le temps l'a perdu. Il a également observé que le vent ramasse de minuscules particules de poussière, les soufflant dans l'atmosphère. Ce processus colore le ciel de la planète en permanence rose.
Les Landers Viking ont également découvert qu'à n'importe quel endroit sur Mars, la pression de surface de l'atmosphère varie de façon saisonnière. La planète a gelé les poteaux nord et sud, comme sur Terre. Aux Polonais martiens de l'été, le dioxyde de carbone congelé sublimate – se transformant d'un solide gelé à un gaz – puis au poteau d'hiver se condense dans un solide gelé.
Ce processus, unique à Mars, affecte la pression atmosphérique en modifiant la quantité de dioxyde de carbone sous forme de gaz au lieu de forme solide sur la surface de la planète.
Expériences de biologie
Chacune des trois expériences de biologie Viking a apporté un échantillon de sol de la surface martienne dans une chambre d'essai stérilisée et a exposé l'échantillon à un nutriment différent dans différentes conditions atmosphériques.
Les chercheurs voulaient savoir si le sol contenait des micro-organismes, ils ont donc surveillé comment l'atmosphère dans la chambre a changé. Les processus métaboliques – comme la respiration – des organismes consommant le nutriment changeraient la composition chimique de l'atmosphère de la chambre.
Selon l'expérience, le nutriment contenait du carbone, du dioxyde de carbone ou du monoxyde de carbone, tous radioactif. Avec des échantillons radioactifs, les chercheurs pourraient suivre le niveau de radioactivité dans la chambre pour voir si les réactions métaboliques dans les échantillons de sol le soulevaient ou l'abaisaient.
Pour les trois expériences, les chercheurs pouvaient utiliser des commandes radio pour chauffer la chambre de test, qui était toujours à l'intérieur du vaisseau spatial Viking sur Mars. Cela détruirait tous les micro-organismes potentiels dans le sol et arrêterait la production de gaz qu'ils créaient métaboliquement.
Dans la première expérience, appelée expérience de l'assimilation en carbone ou l'expérience de libération pyrolytique, les chercheurs ont simulé l'atmosphère martienne dans l'une des chambres d'essai de Viking. Ils ont rempli la chambre de gaz tels que le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone et ont rendu ces gaz radioactifs pour voir comment l'atmosphère a changé à partir d'interactions avec l'échantillon de sol.
Dans la deuxième expérience, l'expérience de libération marquée, les chercheurs ont directement injecté l'échantillon de sol avec un nutriment contenant du carbone radioactif. Ils ont surveillé la chambre expérimentale du dioxyde de carbone radioactif et mesuré le niveau de dioxyde de carbone radioactif après avoir injecté les échantillons de sol. Dans cette expérience, les chercheurs ont vu des résultats qui auraient pu provenir d'une source biologique.
La troisième expérience, l'expérience d'échange de gaz, a rempli la chambre d'hélium, qui ne réagit avec rien. Ils ont exposé le sol à différents types de nutriments. Certains avaient incubé dans des conditions humides, d'autres dans des conditions humides et d'autres encore dans des conditions sèches.
Encore une fois, ils ont surveillé la chambre pour des gaz potentiels produits métaboliquement. Lorsque les échantillons de sol ont touché le nutriment humide, l'humidité a immédiatement provoqué des changements dans l'environnement chimique de la chambre. La plupart de ces changements ont été causés par l'évaporation de l'eau.
Dans un cas, des superoxydes dans le sol, qui sont des molécules O₂ qui ont pris un électron supplémentaire, ont réagi avec l'eau. D'autres changements étaient liés aux molécules d'oxygène dans le sol qui se décompose. Tout cela a changé l'atmosphère dans la chambre mais n'aurait probablement pas été causée par des micro-organismes.
Les chercheurs ont répété cette expérience en réinitialisant l'atmosphère de la chambre et en ajoutant des nutriments frais, mais ils n'ont pas changé l'échantillon de sol. Cette fois, le sol n'a libéré que du dioxyde de carbone dans la chambre, qui provenait probablement des matières organiques dans le nutriment qu'ils ont ajouté en décomposant.
Les résultats de cette troisième expérience ont conduit les chercheurs à conclure qu'il n'y avait probablement pas de micro-organismes dans le sol. Mais ensemble, les résultats des trois expériences n'étaient pas exactement simples.
Seuls les résultats de l'expérience de libération marqués ont suggéré une source biologique pour les résultats observés. L'expérience d'assimilation en carbone et l'expérience d'échange de gaz ont suggéré que les réactions chimiques non biologiques ou inorganiques ont provoqué les résultats observés.
Les chercheurs principaux du projet ont conclu qu'il n'y avait pas de découverte sans ambiguïté de la vie par les Landers Viking, mais il ne peut pas être complètement exclu.
L'expérience d'analyse moléculaire
Contrairement aux expériences de biologie, qui ont expérimenté sur des échantillons de sol, une autre expérience de Viking, l'expérience d'analyse moléculaire, a directement recherché la surface martienne la matière organique. Les matériaux organiques sont des composés de carbone liés à l'hydrogène, à l'oxygène ou à l'azote qui proviennent directement ou indirectement des organismes vivants.
À la surprise de tous, cette expérience n'a détecté aucun composé organique à la surface de Mars. Les chercheurs savaient depuis des années que les météorites contenant des matériaux organiques avaient frappé Mars à plusieurs reprises tout au long de son histoire, donc en trouver aucun semblait étrange.
Certains scientifiques ont théorisé que le sol martien pourrait contenir un composé qui convertit rapidement tout matériau organique à la surface en dioxyde de carbone. Un composé comme celui-ci aurait évaporé toute preuve avant que les instruments scientifiques n'auraient eu la chance de le trouver.
En 2008, des décennies après cette constatation, la NASA a trouvé un composé qui pourrait faire exactement cela. Leur phoenix Landder a détecté des concentrations élevées d'un composé appelé perchlorate dans le sol.
Lorsque le perchlorate est chauffé – comme dans l'expérience d'analyse moléculaire Viking – il peut détruire chimiquement les composés organiques, et les scientifiques ont pensé que c'est le coupable probable derrière le résultat étrange de l'expérience d'analyse moléculaire.
Un nouveau modèle de vie sur Mars
Les scientifiques utilisent toujours les résultats de ces expériences aujourd'hui. Récemment, Steven A. Benner, directeur de la Fondation for Applied Molecular Evolution, a développé un nouveau modèle pour la vie actuelle sur Mars sur la base des mesures des trois expériences de biologie Viking.
Son modèle prédit que les micro-organismes auraient pu utiliser le nutriment de carbone radioactif dans la chambre d'expérience pour créer leur propre nourriture, libérant du dioxyde de carbone radioactif dans le processus. Cela suggère également que la nuit, les micro-organismes pourraient absorber l'oxygène et expulser le dioxyde de carbone. Cela pourrait expliquer l'oxygène libéré de l'échantillon de sol de Mars lorsqu'il est humidifié.
Le modèle Benner suggère qu'il pourrait y avoir des micro-organismes vivants à la surface de Mars, mais les recherches et mesures futures devront confirmer cette possibilité très intrigante.
