Cette vue d'artiste montre la sonde Cassini de la NASA volant à travers un panache d'eau présumé jaillissant de la surface d'Encelade, la lune de Saturne. Crédit : NASA
NASA les chercheurs ont découvert que acides aminésdes indicateurs potentiels de vie, pourraient survivre près de la surface de Europe et Encelade, lunes de Jupiter et Saturne respectivement.
Des expériences indiquent que ces molécules organiques peuvent résister aux radiations juste sous la glace, les rendant accessibles aux futurs atterrisseurs robotisés sans forage profond.
Exploration du potentiel de vie sur les lunes glacées
Europe, une lune de Jupiter, et Encelade, une lune de Saturne, ont des traces d'océans sous leurs croûtes de glace. Une expérience de la NASA suggère que si ces océans abritent la vie, des signatures de cette vie sous forme de molécules organiques (par exemple des acides aminés, des acides nucléiques, etc.) pourraient survivre juste sous la glace de surface malgré les radiations intenses qui frappent ces planètes. Si des atterrisseurs robotisés étaient envoyés sur ces lunes pour rechercher des signes de vie, ils n'auraient pas besoin de creuser très profondément pour trouver des acides aminés qui ont survécu à l'altération ou à la destruction par les radiations.
« D'après nos expériences, la profondeur d'échantillonnage « sûre » pour les acides aminés sur Europe est de près de 20 centimètres aux hautes latitudes de l'hémisphère arrière (hémisphère opposé à la direction du mouvement d'Europe autour de Jupiter) dans la zone où la surface n'a pas été beaucoup perturbée par les impacts de météorites », a déclaré Alexander Pavlov du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, auteur principal d'un article sur la recherche publié le 18 juillet dans la revue Astrobiologie« L’échantillonnage souterrain n’est pas nécessaire pour la détection des acides aminés sur Encelade – ces molécules survivront à la radiolyse (décomposition par rayonnement) à n’importe quel endroit de la surface d’Encelade à moins d’un dixième de pouce (moins de quelques millimètres) de la surface. »
Des panaches spectaculaires, de grande et de petite taille, projettent de la glace d'eau et de la vapeur depuis de nombreux endroits le long des célèbres « rayures du tigre » près du pôle sud d'Encelade, la lune de Saturne. Crédit : NASA/JPL/Space Science Institute
Les surfaces glaciales de ces lunes, presque dépourvues d'atmosphère, sont probablement inhabitables en raison du rayonnement des particules à grande vitesse piégées dans les champs magnétiques de leur planète hôte et d'événements puissants dans l'espace lointain, comme l'explosion d'étoiles. Cependant, ces deux lunes ont des océans sous leurs surfaces glacées qui sont chauffés par les marées de l'attraction gravitationnelle de la planète hôte et des lunes voisines. Ces océans souterrains pourraient abriter la vie s'ils avaient d'autres besoins, comme un approvisionnement en énergie ainsi que des éléments et des composés utilisés dans les molécules biologiques.
Approches et résultats expérimentaux
L'équipe de recherche a utilisé des acides aminés dans des expériences de radiolyse comme représentants possibles de biomolécules sur des lunes glacées. Les acides aminés peuvent être créés par la vie ou par la chimie non biologique. Cependant, la découverte de certains types d'acides aminés sur Europe ou Encelade serait un signe potentiel de vie, car ils sont utilisés par la vie terrestre comme composant pour construire des protéines. Les protéines sont essentielles à la vie car elles sont utilisées pour fabriquer des enzymes qui accélèrent ou régulent les réactions chimiques et pour créer des structures. Les acides aminés et d'autres composés des océans souterrains pourraient être ramenés à la surface par l'activité des geysers ou le lent mouvement de rotation de la croûte de glace.
Cette vue d'Europe, la lune glacée de Jupiter, a été capturée par JunoCam, la caméra d'engagement du public à bord du vaisseau spatial Juno de la NASA, lors du survol rapproché de la mission le 29 septembre 2022. L'image est un composite des deuxième, troisième et quatrième images de JunoCam prises pendant le survol, vues du point de vue de la quatrième image. Le nord est à gauche. Les images ont une résolution d'un peu plus de 0,5 à 2,5 miles par pixel (1 à 4 kilomètres par pixel). Comme pour notre Lune et notre Terre, un côté d'Europe fait toujours face à Jupiter, et c'est le côté d'Europe visible ici. La surface d'Europe est sillonnée de fractures, de crêtes et de bandes, qui ont effacé un terrain vieux de plus de 90 millions d'années environ. Le scientifique citoyen Kevin M. Gill a traité les images pour améliorer la couleur et le contraste. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Kevin M. Gill CC BY 3.0
Pour évaluer la survie des acides aminés sur ces mondes, l'équipe a mélangé des échantillons d'acides aminés avec de la glace refroidie à environ -321 Fahrenheit (-196 Celsius) dans des flacons hermétiques et sans air et les ont bombardés de rayons gamma, un type de lumière à haute énergie, à diverses doses. Comme les océans pourraient abriter une vie microscopique, ils ont également testé la survie des acides aminés dans les bactéries mortes dans la glace. Enfin, ils ont testé des échantillons d'acides aminés dans la glace mélangés à de la poussière de silicate pour étudier le mélange potentiel de matériaux provenant de météorites ou de l'intérieur avec de la glace de surface.
Conséquences pour les futures missions spatiales
Ces expériences ont fourni des données essentielles pour déterminer les taux de dégradation des acides aminés, appelés constantes de radiolyse. Grâce à ces données, l'équipe a utilisé l'âge de la surface de la glace et l'environnement de rayonnement d'Europe et d'Encelade pour calculer la profondeur de forage et les emplacements où 10 % des acides aminés survivraient à la destruction par radiolyse.
Des expériences visant à tester la survie des acides aminés dans la glace ont déjà été réalisées, mais cette expérience est la première à utiliser des doses de radiation plus faibles qui ne détruisent pas complètement les acides aminés, car leur simple altération ou dégradation suffit à rendre impossible la détermination de leur potentiel signe de vie. Il s'agit également de la première expérience utilisant les conditions Europe/Encelade pour évaluer la survie de ces composés dans des micro-organismes et de la première à tester la survie d'acides aminés mélangés à de la poussière.
L’équipe a découvert que les acides aminés se dégradaient plus rapidement lorsqu’ils étaient mélangés à de la poussière, mais plus lentement lorsqu’ils provenaient de micro-organismes.
Cette image montre des échantillons d'expérience chargés dans le Dewar spécialement conçu qui sera rempli d'azote liquide peu de temps après et placé sous rayonnement gamma. Notez que les tubes à essai scellés à la flamme sont enveloppés dans du tissu en coton pour les maintenir ensemble car les tubes à essai deviennent flottants dans l'azote liquide et commencent à flotter dans le Dewar, interférant avec l'exposition appropriée aux radiations. Crédit : Candace Davison
« Taux lents d'acides aminés acide « Les résultats de la dégradation des échantillons biologiques dans des conditions de surface similaires à celles d'Europe et d'Encelade renforcent l'idée que les missions d'atterrissage d'Europe et d'Encelade pourraient détecter la vie à l'avenir », a déclaré Pavlov. « Nos résultats indiquent que les taux de dégradation des biomolécules organiques potentielles dans les régions riches en silice d'Europe et d'Encelade sont plus élevés que dans la glace pure et, par conséquent, les futures missions possibles vers Europe et Encelade devraient être prudentes dans l'échantillonnage des sites riches en silice sur les deux lunes glacées. »
Une explication possible de la survie plus longue des acides aminés dans les bactéries repose sur la manière dont les radiations ionisantes modifient les molécules : directement en brisant leurs liaisons chimiques ou indirectement en créant des composés réactifs à proximité qui altèrent ou décomposent ensuite la molécule d'intérêt. Il est possible que le matériel cellulaire bactérien ait protégé les acides aminés des composés réactifs produits par les radiations.
La recherche a été soutenue par la NASA sous le numéro de subvention 80GSFC21M0002, le programme de financement interne des scientifiques de la division des sciences planétaires de la NASA par le biais du lot de travail de recherche fondamentale en laboratoire à Goddard et le prix NASA Astrobiology NfoLD 80NSSC18K1140.
