Des échantillons de serpentinite extrait d'un volcan de boue de la fosse des Mariannes. © Oliver Plümper, Utrecht University

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La vie pourrait exister au cœur de la croûte océanique jusqu'à 10 km de profondeur

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Par Laurent Sacco, Futura

Des échantillons d'une roche appelée serpentinite, ramenés en surface par l'activité d'un volcan de boue de la fosse des Mariannes, se sont révélés bavards. Les molécules organiques qu'ils contiennent pourraient provenir de l'activité de bactéries vivant à 10 km de profondeur dans la croûte océanique.

  • Les géologues découvrent de plus en plus de formes vivantes en profondeur dans la croûte terrestre.
  • Des échantillons de roches appelées serpentinites (qui ont dû se former à plusieurs kilomètres sous la croûte océanique du fond de la fosse des Mariannes) ont récemment été analysés.
  • Ils contiennent des molécules organiques qui pourraient provenir de l’activité de bactéries vivant jusqu’à 10 km de profondeur sous la surface de cette croûte.

On ne sait pas vraiment quand ni comment la vie est apparue sur Terre. Les archives géologiques de l'Hadéen et du début de l'Archéen sont parcellaires et difficiles à déchiffrer. Il y a des raisons de penser que c'est au fond des océans, dans les parois des cheminées hydrothermales, que la matière inanimée s'est suffisamment complexifiée pour faire un bond dans le domaine de la matière vivante. Certains supposent que cela n'a été possible qu'il y a seulement 3,8 milliards d'années car auparavant, le bombardement météoritique en surface ne devait pas être propice à la conservation des fragiles édifices moléculaires que la vie a pu ébaucher.

Mais si l'on se base sur une récente découverte faite par une équipe internationale de chercheurs en géosciences menée par le géologue Oliver Plümper de l'université d'Utrecht, en Hollande, et qui vient d'être publiée dans le journal Pnas, il ne serait pas nécessaire d'être si pessimiste. La vie semble pouvoir exister en profondeur, sous la surface de la croûte océanique, ce qui veut dire qu'elle aurait très bien pu prospérer et évoluer, malgré tout, pendant une période s'étendant de l'Hadéen à l'Archéen, à l'abri des impacts de comètes et d'astéroïdes et ce, jusqu'à ce que ce feu du ciel devienne plus clément.

Un échantillon de serpentinite sur gneiss trouvé en Savoie. © Gabriel HM, cc by sa 4.0, Wikipédia

Des extrêmophiles vivants à 10 km de profondeur ?

Les géologues sont arrivés à cette conclusion en étudiant 46 échantillons prélevés par forage profond dans la croûte océanique d'un volcan de boue au sein de la célèbre fosse des Mariannes, le South Chamorro. Ces échantillons contiennent de la serpentinite qui a été ramenée en surface par l'activité volcanique de cette zone de subduction. Les serpentinites (parfois aussi appelée serpentine en raison du nom d'un groupe de minéraux la constituant) sont issues des péridotites du manteau qui se transforment en ces roches vert sombre sous l'action de la chaleur et de l'eau de mer circulant dans des failles au niveau des fonds marins, sous la croûte océanique et dans les zones de subduction. Il se produit alors un processus dit de « serpentinisation » générant de l'hydrogène et du méthane qui permet à des microbes de prospérer dans les évents hydrothermaux.

Comme cette serpentinite constitue une sorte de forage naturel apportant des échantillons des profondeurs de la croûte, elle peut donc nous renseigner sur ce qui s'y passe à plusieurs kilomètres de profondeur. En l'analysant, Oliver Plümper et ses collègues ont été surpris d'y trouver des acides aminés, des lipides et des hydrocarbures qui pourraient bien être le résultat de l'activité de bactéries. L'absence de carbonates associés aux échantillons de serpentinite laisse penser qu'ils n'ont pas été contaminés par des formes de vie locales vivant à la surface du volcan de boue. Par contre, il n'est pas exclu que ces molécules organiques ne soient pas simplement le produit d'une chimie abiotique, ce qui serait de toute façon, là aussi, très excitant puisque cela apporterait de l'eau au moulin de ceux qui pensent que la vie a pu apparaître dans des serpentinites.

En tout état de cause, en se basant sur les limites connues de températures et de pressions autorisant l'existence de formes de vie extrêmophiles (une température de 122 °C et une pression équivalente à 3.000 atmosphères), Plümper en conclut que des bactéries pourraient vraisemblablement exister jusqu'à 10 kilomètres de profondeur dans la croûte océanique. Cette possibilité est intéressante pour les exobiologistes spéculant sur l'apparition de formes de vie dans les océans d'Europe et d'Encelade, deux lunes glacées en orbite autour, respectivement, de Jupiter et de Saturne.

Pour en savoir plus
Âge de la croûte océanique en millions d'années avant le présent. Les zones bleues foncées sont les endroits où la croûte océanique est vieille de 100 millions d'années. En rouge, les plus jeunes. La croûte océanique au niveau de la plaque de Juan de Fuca est jeune, elle a 3,5 millions d'années. © NOAA, DP

Les premiers indices de vie sous le fond des océans

Article de Delphine Bossy publié le 17/03/2013

Dans le basalte enfoui sous la croûte océanique, des micro-organismes vivent et se développent. Cet écosystème encore méconnu se dévoile peu à peu.

Tandis que certains espèrent trouver des traces de vie sur Mars, ou sous 4.000 m de glace, d'autres cherchent dans les profondeurs de la croûte terrestre. Et ils trouvent ! Les scientifiques ont prouvé la présence de microbes profondément enfouis. Ces micro-organismes survivent à des conditions extrêmes : sous terre, il n'y a pas de photosynthèse, et le milieu est anoxique. Pourtant, la vie existe dans les sédiments marins et dans la croûte océanique, jusqu'à 1,5 km de profondeur. Au sein des continents, le ver Mephisto vit à 4 km sous la surface et un collembole, proche des insectes, s'épanouit à 2,5 km de profondeur.

Ces découvertes sont récentes et l'écosystème de la croûte océanique, épaisse de quelques kilomètres et couvrant 60 % de la surface de la planète, reste largement méconnu. Cette croûte se forme au niveau des dorsales, entre les plaques tectoniques. Au rift, du magma s'écoule, se cristallise très rapidement et forme du basalte. Celui-ci s'écarte peu à peu de la dorsale et est enseveli sous une épaisseur de sédiments. Y a-t-il de la vie sous les sédiments, au sein même de ce basalte ?

La plaque Juan de Fuca est l'une des plus étudiées au monde. Au niveau de la dorsale (en rouge), cette plaque est en contact avec la plaque Pacifique. Elle plonge au niveaux de la fosse des Cascades, c'est la zone de subduction (en bleu). © Sting and Rémih, cc by sa 2.5, Wikipédia

De la vie dans la lithosphère ?

Les scientifiques, dont les résultats sont publiés dans la revue Science, montrent que les bactéries se développent en utilisant l'hydrogène de l'eau qui s'infiltre dans la croûte. Grâce à ce composé, elles seraient capables de convertir le dioxyde de carbone en matière organique. C'est le processus de chimiosynthèse. Processus que l'on retrouve déjà dans les abysses océaniques, à proximité des monts hydrothermaux par exemple. En l'absence de lumière, mais en présence de composés minéraux, des bactéries sont capables de produire de la matière organique à partir de CO2.

« Cette étude est très importante car elle confirme l'existence d'un écosystème dans les profondeurs du sous-sol terrestre, il est peuplé par des micro-organismes anaérobiques », explique Kurt Konhauser, un géomicrobiologiste de l'Université de l'Alberta (Edmonton, Canada). Les scientifiques savaient déjà que la vie microbienne existe dans les sédiments, et dans le basalte qui n'a pas encore été recouvert. Mais la présence de vie dans les parties plus profondes de la croûte océanique restait un mystère.

À bord du bateau scientifique de forage JOIDES Resolution, l'équipe scientifique s'est rendue à la faille de Juan de Fuca, qui fait face à l'état de Washington. Ils ont réalisé un forage de 265 m de sédiments et 300 m de basalte. La croûte s'est formée voilà 3,5 millions d'années. Dans les échantillons de basalte, les microbiologistes ont trouvé des gènes de microbes qui métabolisent les composés soufrés et qui produisent du méthane.

Des microbes retrouvés vivants

Pour déterminer si l'ADN provenait de micro-organismes morts ou vivants, l'équipe a chauffé les échantillons de roche à 65 °C dans de l'eau riche en substances chimiques présentes sur le plancher océanique. Peu à peu, du méthane a été produit, ce qui montre que ces micro-organismes étaient bel et bien vivants et grandissaient. D'après l'équipe, il est certain que l'ADN est originaire de la croûte océanique, et non issu de la surface.

Compte tenu de l'étendue du plancher océanique, la question brûle aux lèvres : y a-t-il une importante biomasse dans la croûte terrestre ? Si oui, jusqu'à quelle profondeur ? L'équipe prévoit d'analyser des fragments de croûte recueillis dans d'autres sites de l'océan Pacifique et de l'Atlantique nord pour y répondre.