Figés dans le temps, d'anciens microbes ou leurs restes pourraient être retrouvés dans les dépôts de glace martiens lors de futures missions sur la planète rouge. En recréant en laboratoire des conditions semblables à celles de Mars, une équipe de chercheurs du Goddard Space Flight Center de la NASA et de Penn State a démontré que des fragments des molécules qui composent les protéines de la bactérie E. coli, si elles sont présentes dans le pergélisol et les calottes glaciaires de Mars, pourraient rester intactes pendant plus de 50 millions d'années, malgré une exposition dure et continue au rayonnement cosmique.
Dans l'étude, publiée dans Astrobiologieles chercheurs ont encouragé les futures missions de recherche de vie sur Mars à cibler des endroits où se trouvent de la glace pure ou un pergélisol dominé par la glace, plutôt que d'étudier les roches, l'argile ou le sol.
« Cinquante millions d'années est bien plus grand que l'âge prévu pour certains dépôts de glace de surface actuels sur Mars, qui ont souvent moins de deux millions d'années, ce qui signifie que toute vie organique présente dans la glace serait préservée », a déclaré le co-auteur Chris House, professeur de géosciences, affilié aux instituts Huck des sciences de la vie et à l'institut des systèmes terrestres et environnementaux, et directeur du Penn State Consortium for Planetary and Exoplanetary Science and Technology. « Cela signifie que s'il y a des bactéries près de la surface de Mars, les futures missions pourront les trouver. »
L’équipe de recherche, dirigée par l’auteur correspondant Alexander Pavlov, scientifique spatial à la NASA Goddard – qui a obtenu un doctorat en géosciences à Penn State en 2001 – a suspendu et scellé la bactérie E. coli dans des tubes à essai contenant des solutions de glace d’eau pure. D’autres échantillons d’E. coli ont été mélangés à de l’eau et à des ingrédients trouvés dans les sédiments de Mars, comme des roches à base de silicate et de l’argile.
Les chercheurs ont congelé les échantillons et les ont transférés dans une chambre à rayonnement gamma du Radiation Science and Engineering Center de Penn State, qui a été refroidie à moins 60 degrés Fahrenheit, la température des régions glacées de Mars. Ensuite, les échantillons ont été soumis à un rayonnement équivalent à 20 millions d'années d'exposition aux rayons cosmiques à la surface de Mars, scellés sous vide et transportés à la NASA Goddard dans des conditions froides pour une analyse des acides aminés. Les chercheurs ont modélisé 30 années supplémentaires de rayonnement pour une durée totale de 50 millions d’années.
Dans la glace d’eau pure, plus de 10 % des acides aminés – les éléments constitutifs moléculaires des protéines – de l’échantillon d’E. coli ont survécu à la période simulée de 50 millions d’années, tandis que les échantillons contenant des sédiments semblables à ceux de Mars se sont dégradés 10 fois plus rapidement et n’ont pas survécu. Une étude réalisée en 2022 par le même groupe de chercheurs de la NASA a révélé que les acides aminés conservés dans un mélange à 10 % de glace d’eau et à 90 % de sol martien étaient détruits plus rapidement que les échantillons contenant uniquement des sédiments.
« Sur la base des résultats de l'étude de 2022, on pensait que les matières organiques contenues dans la glace ou l'eau seules seraient détruites encore plus rapidement que le mélange à 10 % d'eau », a déclaré Pavlov. « Il était donc surprenant de constater que les matières organiques placées uniquement dans la glace d'eau sont détruites à un rythme beaucoup plus lent que les échantillons contenant de l'eau et du sol. »
Cette dégradation pourrait être due à un film glissant qui se forme dans les zones où la glace touche les minéraux, ont émis l'hypothèse des chercheurs, permettant aux rayonnements d'atteindre et de détruire les acides aminés.
« Dans la glace solide, les particules nocives créées par les radiations se figent sur place et peuvent ne pas être en mesure d'atteindre les composés organiques », a déclaré Pavlov. « Ces résultats suggèrent que la glace pure ou les régions dominées par la glace constituent un endroit idéal pour rechercher du matériel biologique récent sur Mars. »
En plus de tester les conditions sur Mars, les chercheurs ont également testé la matière organique à des températures similaires à celles d’Europe, une lune glacée de Jupiter, et d’Encelade, une lune glacée de Saturne. Ils ont constaté que ces températures encore plus froides réduisaient encore davantage le taux de détérioration.
Ces résultats sont encourageants pour la mission Europa Clipper de la NASA, a déclaré Pavlov, qui explorera la coquille de glace et l'océan d'Europe, la quatrième plus grande des 95 lunes de Jupiter. Europa Clipper a été lancé en 2024 et parcourt 1,8 milliard de kilomètres pour atteindre Jupiter en 2030. Il effectuera 49 survols rapprochés d'Europe pour évaluer s'il existe des endroits sous la surface qui pourraient abriter la vie.
Pour l'exploration de la glace sur Mars, la mission Mars Phoenix de la NASA en 2008 a été la première à creuser et à capturer des photos de glace dans l'équivalent martien du cercle polaire arctique.
« Il y a beaucoup de glace sur Mars, mais la majeure partie se trouve juste sous la surface », a déclaré House. « Les missions futures nécessiteront un foret suffisamment grand ou une pelle puissante pour y accéder, similaire à la conception et aux capacités de Phoenix. »
