Des décennies de recherches ont finalement été couronnées de succès: les scientifiques sont sur le point de démêler où le carbone est apparu dans le sol et l'atmosphère de la planète rouge.
Six ans après le début des travaux à Gale Crater sur la surface martienne, le rover Curiosity a peut-être fait la découverte la plus importante dans la recherche de signes de vie: la surface rocheuse de la planète rouge regorge de molécules organiques, et de temps en temps du gaz s'infiltre même dans son atmosphère raréfiée. le méthane est la plus simple des molécules organiques. A titre de comparaison: sur Terre, les substances carbonées sont à la base de la vie.
Les deux découvertes ont été faites au cours de l'analyse d'échantillons collectés par Curiosity. Dans SAM, le laboratoire de chimie miniature du rover, également appelé four, de minuscules fragments d'air, de roche et de sol sont «torréfiés» pour une étude moléculaire. Ainsi, dans les échantillons de mudstone ancien, une grande variété de molécules organiques a été trouvée. Une autre étude, qui a duré pas moins de cinq ans, a trouvé des fluctuations régulières du méthane dans l'atmosphère martienne. Le pic des émissions a eu lieu pendant l'été martien. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.
Cependant, peu importe comment ils excitent l'imagination, les conclusions sur la vie passée, présente et future sur Mars ne sont pas encore définitives - le méthane se trouve partout dans l'atmosphère des géantes gazeuses. Et cela ne parle nullement de la présence de la vie: le méthane se forme à partir d'une interaction banale entre l'eau courante et les pierres chauffées. De plus, on sait que d'autres molécules organiques simples se trouvent dans certaines météorites et nuages de gaz interstellaires. «Il est extrêmement difficile de prouver scientifiquement l'existence de la vie sur Mars. Cela nécessite de montrer littéralement une photographie du fossile », explique Chris Webster, chimiste du Jet Propulsion Laboratory et auteur principal de la recherche sur le méthane.
Où est passé le carbone martien?
La présence même de molécules organiques sur Mars n'est pas surprenante. Comme toute autre planète de notre système solaire, Mars reçoit régulièrement sa part de micrométéorites riches en carbone et de poussière cosmique. Cependant, le vaisseau spatial Viking de la NASA, qui a atterri sur la planète rouge en 1976, a fait une découverte sensationnelle: il s'est avéré qu'il y avait encore moins de carbone dans le sol martien que dans les roches lunaires sans vie. "Ce fut une grande surprise", explique l'astrobiologiste Caroline Freissinet, co-auteur de l'étude sur l'argilite Curiosity et chercheuse au Laboratoire de recherche atmosphérique et spatiale en France. "Malheureusement, cela a conduit à l'effondrement de l'ensemble du programme Mars."
Depuis lors, les scientifiques recherchent avec zèle du carbone sur Mars - ou du moins ont du mal à expliquer pourquoi il n'est pas trouvé. La principale intuition est venue en 2008 lorsque l'atterrisseur Phoenix de la NASA a trouvé des sels de perchlorate, des molécules hautement réactives contenant du chlore, dans des échantillons de sol prélevés près du pôle nord de Mars. Combinés à la lumière ultraviolette brillante et aux rayons cosmiques de l'espace, les perchlorates détruisent toute la matière organique à la surface, ne laissant aucune trace, même pour les capteurs sensibles des rovers martiens. Peut-être, ont suggéré certains chercheurs, que la matière organique résiduelle de Mars - et, par conséquent, tout signe de vie passée ou présente - se cache dans ses profondeurs.
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En 2015, cependant, Curiosity a failli prouver l'existence de molécules organiques sur Mars lorsque, chauffant des échantillons de sol à 800 degrés Celsius dans un four, elle a découvert des traces de composés de carbone contaminés par le chlore. Cependant, au tout début de la mission martienne, des scientifiques ont découvert une fuite de réactifs chimiques contenant du carbone provenant d'un certain nombre de composants du «four» lui-même, ce qui pourrait conduire à la contamination des échantillons. Pour lutter contre la pollution, l'équipe de Curiosity s'est concentrée sur la recherche d'autres échantillons de substances organiques contenant du chlore, tout en réduisant simultanément la température du «four» - lors des essais ultérieurs, il n'a chauffé que jusqu'à 400 degrés.
Avant de se lancer dans une nouvelle tâche, l'équipe s'est assurée que rien n'était oublié cette fois. Après avoir revérifié le niveau de pollution de fond, Fressinet et ses collègues ont "cuit" des échantillons de mudstones, datant de trois milliards d'années, à une température de 500 degrés Celsius - les perchlorates sont complètement brûlés. Des thiophènes, molécules annulaires relativement petites et simples contenant à la fois du carbone et du soufre, ont été trouvés dans les cendres. Cette dernière semble provenir d'un minéral riche en soufre appelé jarosite. Auparavant, Curiosity a découvert ses gisements vieux de 3,5 milliards d'années dans le cratère Gale - apparemment, ils se sont formés à un moment où le cratère encore froid était rempli d'eau et était propice à la vie. Les scientifiques soupçonnent que le carbone contenu dans le thiophène provient de molécules non encore identifiées, mais plus grosses,conservé à l'intérieur de la jarosite pendant des milliards d'années.
Malgré la controverse suscitée par la découverte, George Cody, géochimiste au Carnegie Institute of Science qui n'a pas participé à l'étude, estime qu'il s'agit d'un pas de géant. La présence de ces molécules plus grosses, dit-il, suggère la présence de dépôts de carbone bien préservés cachés sous la surface martienne. De telles perspectives, estime-t-il, fournissent une base scientifique pour les prochaines missions de collecte d'échantillons et de retour sur Terre. «Si cela peut être fait sur Mars, imaginez ce qui peut être réalisé dans les laboratoires terrestres», dit-il.
Saisons et fluctuations du méthane
Pendant ce temps, le rover Curiosity a fait ce que Webster dit être les mesures de méthane les plus importantes de l'histoire. Ce gaz carboné est essentiel car la majeure partie du méthane terrestre est produite par des microbes méthanogènes qui survivent même dans des environnements pauvres en oxygène. De plus, le méthane est rapidement détruit par le rayonnement ultraviolet, de sorte que toute découverte sur Mars est probablement «fraîche» - le gaz n'a été libéré que récemment. En utilisant le «four», Webster et ses collègues ont trouvé un niveau de fond constant de méthane dans l'atmosphère au-dessus du cratère Gale. Au cours des cinq dernières années, il a été d'environ 0,4 partie par milliard. Et bien que ce montant soit à peine détectable, les astrobiologistes s'y intéressent déjà. Il est à noter que le niveau de méthane fluctue avec les saisons martiennes: en été ensoleillé, sa teneur est trois fois plus élevée,qu'un hiver froid et sombre.
Pour Webster, cette périodicité est peut-être la plus passionnante de ses découvertes. Auparavant, seules des preuves d'émissions accidentelles, mais non saisonnières, étaient trouvées sur Mars. «Imaginez que votre voiture est indésirable. Tant que le problème ne se reproduira pas, vous ne saurez jamais ce qui ne va pas », explique Webster. Lui et ses collègues pensent que le méthane peut provenir d'aquifères profonds: en été, ils fondent, de l'eau est libérée et du gaz frais se forme. Selon une autre version, ces substances sont anciennes et se sont formées il y a des milliards d'années au cours de divers processus géologiques et biologiques. Ensuite, ils ont gelé dans des matrices de glace et de roches et ne se détachent que lors du dégivrage, de la lumière du soleil. Et, enfin, il est possible que les méthanogènes martiens somnolent dans les entrailles de la planète jusqu'à ce jour,se réveiller périodiquement et produire un gaz caractéristique par lequel ils peuvent être identifiés.
D'autres scientifiques, qui n'ont pas participé à l'étude, évaluent de manière ambiguë l'importance des résultats pour la recherche de la vie sur Mars. Michael Mumma, astrobiologiste au Goddard Space Flight Center, affirme que les mesures sont essentielles car elles fournissent une preuve directe de ses propres observations. Auparavant, il a écrit sur les émissions de méthane martien, qu'il a découvertes à l'aide de télescopes terrestres - bien que les scientifiques des cercles aient accepté sa découverte avec incrédulité.
Le planétologue Marc Fries, qui supervise la collecte de poussière cosmique au Lyndon Johnson Space Center, était sceptique quant aux récentes découvertes de Curiosity. Les météorites riches en carbone et la poussière cosmique entrant dans l'atmosphère martienne peuvent être à l'origine des quantités déclarées de méthane, a-t-il déclaré. Il souligne également que la périodicité saisonnière n'est pas entièrement cohérente avec les saisons martiennes. «Une approche rigoureuse, fondée sur des preuves, basée sur les preuves disponibles, suppose que Mars a toujours été et reste sans vie», déclare Freese. "Même la mise en avant de l'hypothèse opposée nécessite des preuves solides." Bientôt, cette hypothèse pourra être testée par les données de la mission conjointe de l'UE et de la Russie «Exomars Trace Gas Orbiter». Ce vaisseau spatial est en orbite autour de Martien depuis 2016 et affiche des concentrations de méthane et d'autres gaz d'en haut.
Webster, à son tour, dit qu'aucune des explications possibles n'est favorisée tant que les conclusions finales ne sont pas tirées. Avancer progressivement est l'approche de la NASA pour l'exploration de Mars, note Fressinet: "Pas à pas, mission par mission."
Adam Mann