Des signes de vie détectables dans un seul grain de glace émis par des lunes extraterrestres, la configuration expérimentale montre

22 mars 2024

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par l'Université de Washington

Les océans englacés de certains des lunes en orbite autour de Saturne et Jupiter sont des candidats privilégiés dans la recherche de la vie extraterrestre. Une nouvelle étude en laboratoire dirigée par l'Université de Washington à Seattle et la Freie Universität Berlin montre que les grains de glace individuels éjectés de ces corps planétaires peuvent contenir suffisamment de matière pour que les instruments qui s'y rendront à l'automne puissent détecter des signes de vie, si une telle vie existe.

'Pour la première fois, nous avons montré qu'une infime fraction de matière cellulaire pourrait être identifiée par un spectromètre de masse embarqué sur une sonde spatiale', a déclaré l'auteur principal Fabian Klenner, chercheur postdoctoral à l'UW en sciences de la Terre et de l'espace. 'Nos résultats nous donnent plus confiance dans le fait qu'avec les instruments à venir, nous serons capables de détecter des formes de vie similaires à celles sur Terre, que nous pensons de plus en plus pouvoir être présentes sur les lunes porteuses d'océans.'

L'étude en libre accès a été publiée dans Science Advances. Les autres auteurs de l'équipe internationale proviennent de l'Open University au Royaume-Uni ; le Jet Propulsion Laboratory de la NASA ; l'Université du Colorado, Boulder ; et l'Université de Leipzig.

La mission Cassini, qui s'est terminée en 2017, a découvert des fissures parallèles près du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. De ces fissures émanent des panaches contenant du gaz et des grains de glace. La mission Europa Clipper de la NASA, prévue pour être lancée en octobre, emportera davantage d'instruments pour explorer plus en détail une lune glacée de Jupiter, Europe.

Pour préparer cette mission, les chercheurs étudient ce que cette nouvelle génération d'instruments pourrait trouver. Il est techniquement interdit de simuler directement des grains de glace volant dans l'espace à 4 à 6 kilomètres par seconde pour frapper un instrument d'observation, comme le sera la vitesse de collision réelle.

À la place, les auteurs ont utilisé un dispositif expérimental qui envoie un mince faisceau d'eau liquide dans un vide, où il se désintègre en gouttelettes. Ils ont ensuite utilisé un faisceau laser pour exciter les gouttelettes et une analyse spectrale de masse pour imiter ce que les instruments de la sonde spatiale détecteront.

Les résultats nouvellement publiés montrent que les instruments prévus pour les missions futures, comme le SUrface Dust Analyzer embarqué sur Europa Clipper, peuvent détecter de la matière cellulaire dans un grain de glace sur des centaines de milliers.

L'étude s'est concentrée sur Sphingopyxis alaskensis, une bactérie commune dans les eaux au large de l'Alaska. Alors que de nombreuses études utilisent la bactérie Escherichia coli comme organisme modèle, cet organisme unicellulaire est beaucoup plus petit, vit dans des environnements froids, et peut survivre avec peu de nutriments. Toutes ces choses en font un meilleur candidat pour une vie potentielle sur les lunes glacées de Saturne ou de Jupiter.

'Ils sont extrêmement petits, donc ils sont en théorie capables de s'intégrer dans des grains de glace qui sont émis d'un monde océanique comme Encelade ou Europe', a déclaré Klenner.

Les résultats montrent que les instruments peuvent détecter cette bactérie, ou des parties de celle-ci, dans un seul grain de glace. Différentes molécules se retrouvent dans différents grains de glace. Les nouvelles recherches montrent que l'analyse de grains de glace individuels, où la biomatériel peut être concentré, est plus réussie que la moyenne sur un échantillon plus grand contenant des milliards de grains individuels.

Une étude récente dirigée par les mêmes chercheurs a montré la présence de phosphate sur Encelade. Ce corps planétaire semble maintenant contenir de l'énergie, de l'eau, du phosphate, d'autres sels et du matériel organique à base de carbone, ce qui le rend de plus en plus susceptible d'abriter des formes de vie similaires à celles trouvées sur Terre.

Les auteurs supposent que si les cellules bactériennes sont enfermées dans une membrane lipidique, comme celles sur Terre, alors elles formeraient aussi une peau à la surface de l'océan. Sur Terre, l'écume de mer fait partie intégrante de l'embrun marin qui contribue à l'odeur de l'océan. Sur une lune glacée où l'océan est relié à la surface (par exemple, par des fissures dans la coquille de glace), le vide de l'espace provoquerait l'ébullition de cet océan souterrain. Les bulles de gaz montent à travers l'océan et éclatent à la surface, où le matériel cellulaire est incorporé dans les grains de glace au sein du panache.

'Nous décrivons ici un scénario plausible de la façon dont les cellules bactériennes peuvent, en théorie, être incorporées dans du matériel glacé qui est formé à partir d'eau liquide sur Encelade ou Europe et qui est ensuite émis dans l'espace', a déclaré Klenner.

Le SUrface Dust Analyzer à bord de Europa Clipper sera plus puissant que les instruments des missions passées. Ces instruments et ceux à venir seront également pour la première fois capables de détecter des ions avec des charges négatives, les rendant mieux adaptés à la détection des acides gras et des lipides.

'For me, it is even more exciting to look for lipids, or for fatty acids, than to look for building blocks of DNA, and the reason is because fatty acids appear to be more stable,' Klenner said.

'With suitable instrumentation, such as the SUrface Dust Analyzer on NASA's Europa Clipper space probe, it might be easier than we thought to find life, or traces of it, on icy moons,' said senior author Frank Postberg, a professor of planetary sciences at the Freie Universität Berlin.

'If life is present there, of course, and cares to be enclosed in ice grains originating from an environment such as a subsurface water reservoir.'

Journal information: Science Advances , Nature

Provided by University of Washington