Illustration d’un vaisseau approchant Encelade, lune de Saturne. © Nasa, Erik Wernquist

Sciences

Vie extraterrestre : des molécules organiques prometteuses sur Encelade

ActualitéClassé sous :Encelade , Univers , Jupiter

En utilisant des données de Cassini sur Encelade, une équipe internationale a trouvé des indices de la présence de molécules organiques pouvant permettre la synthèse d'acides aminés, des bases de la vie. Ces molécules se trouvent dans les grains glacés, éjectés de l'océan d'Encelade par des geysers, indiquant la présence de sources hydrothermales analogues à celles sur Terre où la vie y est peut-être née.

Europe, la lune glacée de Jupiter, exerce certainement une fascination pour tous ceux qui ont lu 2010 : Odyssée 2, le roman d'Arthur Clarke et encore plus, s'ils ont vu aussi son adaptation cinématographique. Nous savons qu'il existe sous la banquise d'Europe un océan d'eau liquide dans lequel des sources chaudes hydrothermales existent très probablement, du fait des forces de marées exercées par Jupiter et ses autres lunes médicéennes, forces responsables d'ailleurs du volcanisme dantesque de Io. Or sur Terre, ces sources sont des oasis de vie, à tel point que l'on pense que c'est dans ce genre d'environnement que la vie est peut-être née il y a peut-être plus de 4 milliards d'années.

On pourrait donc croire qu'une mission à destination d'Europe est une priorité absolue pour les exobiologistes. C'est oublier que l'environnement d'Europe, dans la magnétosphère de Jupiter, est parcouru par un intense flux de rayons cosmiques rapidement dangereux pour l'électronique des sondes qui se mettraient en orbite autour d'Europe ou qui oseraient même s'y poser. Nous n'avons pas cet inconvénient avec une autre lune glacée, Encelade, malheureusement bien plus lointaine.

Cette lune de Saturne fascine pour les mêmes raisons depuis que la sonde Cassini a en particulier découvert des geysers montant de sa surface et plus encore depuis les analyses rendues possibles par les instruments de Cassini lors de ses multiples survols d'Encelade, et ses passages dans l'anneau E de saturne alimenté en particules glacées par les geysers d’Encelade.

Illustration de l'intérieur d'Encelade, petite lune de 504 km de diamètre gravitant autour de Saturne. Les données recueillies par Cassini suggèrent l'existence d'un océan d'eau liquide sous une épaisse écorce de glace dans la région du pôle sud, précisément où des jets d'eau sont régulièrement observés depuis 2005. Son noyau rocheux serait relativement peu dense. © Nasa, JPL-Caltech

Les derniers résultats concernant les molécules organiques détectées dans des grains glacés issus d'Encelade ont été exposés par une équipe internationale de planétologues menée par Nozair Khawaja de l'Université libre de Berlin dans un article aujourd'hui publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Pour comprendre l'importance de ces résultats, qui proviennent des données des deux spectromètres de masses équipant Cassini, à savoir le Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) et le Cosmic Dust Analyser (CDA), il est bon de se remémorer les découvertes déjà faites avec eux.

Des indices d'une chimie prébiotique complexe sur Encelade

Environ 5 à 10 % des grains glacés éjectés par les geysers d'Encelade le sont suffisamment rapidement pour s'affranchir de la gravitation de la lune et pour se retrouver dans l'anneau E de Saturne. C'est dans cet anneau que les grains provenant d'Encelade ont commencé à parler car le CDA a révélé qu'ils contenaient des sels de sodium ; leur présence impliquait une interaction entre un océan et le noyau rocheux d'Encelade. Mieux, ces sels indiquaient un océan alcalin avec une salinité modérée.

En complément, des particules de silice de taille nanométrique, toujours trouvées dans l'anneau E, suggéraient fortement une activité hydrothermale en cours dans l'océan d'Encelade, activité rendue encore plus plausible par la détection de la présence d'hydrogène moléculaire et du méthane dans les geysers d'Encelade par INMS. Pour des géologues terrestres, toutes ces données confirment une interaction entre de l'eau et des roches, en particulier des réactions de serpentinisation bien connues notamment au niveau des fameux fumeurs noirs et blancs sur Terre.

Une vidéo à propos de la découverte de sources hydrothermales sur Encelade. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n’est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l’expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © Nasa, JPL-Caltech

Or, sur Terre, il est possible de faire la synthèse d'acides aminés dans des simulateurs de sources hydrothermale à partir de molécules organique simple contenant de l'oxygène. Mieux ! un acide aminé aromatique qui se trouve dans certaines protéines (le tryptophane) a été trouvé dans l'environnement alcalin du célèbre champ hydrothermal de Lost City.

Nozair Khawaja et ses collègues expliquent maintenant que les données contenues dans les spectres de masses fournies par l'instrument CDA ont pu être comparées à celles connues en laboratoire sur Terre : elles peuvent être attribuées à la présence de molécules simples contenant de l'oxygène, de l'azote et des noyaux aromatiques. En conjonction avec les données de INMS, les chercheurs pensent même pouvoir dire -- mais la démonstration manque -- qu'il s'agit probablement d'amines de faibles masses, en particulier (di) méthylamine et / ou éthylamine, associés à de l'acide acétique et / ou à de l'acétaldéhyde.

Les chercheurs pensent donc que la présence de ces amines, composés carbonylés et aromatiques, montre qu'ils pourraient être des précurseurs idéaux de molécules biologiques importantes, notamment des acides aminés via des réactions de Friedel-Crafts dans les profondeurs de l'océan d'Encelade au niveau de ses sources hydrothermales.

  • Encelade est un satellite potentiellement habitable de Saturne.
  • Cassini y a détecté du méthane, de l’hydrogène moléculaire et des molécules organiques.
  • Une nouvelle étude a trouvé des molécules organiques rendant possible la synthèse d'acides aminés, notamment au niveau des sources hydrothermales dont l'existence est sérieusement envisagée au fond de l'océan chaud situé sous les glaces d'Encelade.
Pour en savoir plus

Encelade : une forme de vie pourrait vraiment y exister...

Article de Marie-Céline Ray publié le 28/06/2018

En utilisant des données de Cassini sur Encelade, une équipe internationale a trouvé la trace de grosses molécules organiques. Ces macromolécules proviendraient de l'océan se trouvant sous la surface de glace de cette lune de Saturne. Elles seraient passées par des fissures.

Encelade, petit satellite de Saturne, pourrait réunir les conditions nécessaires à la vie... De petites molécules organiques y avaient déjà été identifiées, mais cette fois-ci, il s'agit de molécules bien plus grosses, comme l'explique dans un communiqué Christopher Glein, chercheur au Southwest Research Institute de San Antonio (Texas, États-Unis) : « Nous avons maintenant trouvé des molécules organiques avec des masses supérieures à 200 unités de masse atomique. C'est plus de dix fois plus lourd que le méthane ».

La mission de Cassini a pris fin en septembre 2017 quand la sonde s'est désintégrée dans l'atmosphère de Saturne. Auparavant, elle avait pris des mesures sur les matériaux émis par le sous-sol d'Encelade. Des mesures ont aussi été réalisées dans l'anneau E de Saturne, où gravite le satellite. Le spectromètre de particules chargées et neutres (INMS) avait déjà détecté des panaches d'hydrogène en 2017. D'autres données suggéraient l'existence d'un océan souterrain situé sous les glaces mais au-dessus d'un noyau rocheux : l'hydrogène pourrait provenir de réactions entre l'eau et les roches dans un environnement hydrothermal.

Des molécules organiques complexes découvertes sur Encelade

Les molécules organiques complexes, qui s'échappent par les fissures à la surface d'Encelade, dans des panaches de vapeurs, doivent provenir de l'océan chaud souterrain. Or, sur Terre, au niveau des cheminées hydrothermales sous-marines, des micro-organismes produisent des molécules organiques par chimiosynthèse, à partir de sulfure d'hydrogène et d'oxygène. On pourrait imaginer un scénario similaire sur Encelade !

Nozair Khawaja, chercheur à l'université de Heidelberg (Allemagne), un des auteurs de l'article paru dans Nature, a déclaré à Gizmodo : « C'est la toute première détection de molécules organiques aussi grandes et complexes sur un monde aquatique extraterrestre ». Si rien ne prouve que les macromolécules d'Encelade soient d'origine biologique, cette hypothèse paraît plausible : « Des sources hydrothermales similaires existent sur Terre et sont connues pour abriter certaines formes de vie ».


Encelade : des micro-organismes résistant à ses conditions

Article de Xavier Demeersman paru le 2 mars 2018

Depuis la mission Cassini, Encelade, petite lune glacée de Saturne, apparaît comme un « hot spot » dans la recherche de la vie extraterrestre. Ce monde semble abriter un océan d'eau liquide et dans les panaches de vapeur expulsés, la sonde a détecté du méthane. Des chercheurs ont simulé les conditions supposées y régner et ont découvert des micro-organismes capables d'y résister. Et ils produisent du méthane...

Située dans la banlieue de Saturne, donc dix fois plus loin du Soleil que la Terre, Encelade est une petite boule de glace qui retient beaucoup l'attention des planétologues et exobiologistes depuis que la sonde Cassini a découvert, en 2005, l'existence de ses geysers. Cette lune de seulement 500 kilomètres de diamètre est un des rares mondes potentiellement habitables connus dans notre Système solaire (Europe autour de Jupiter est un autre cas très étudié).

Ces dernières années, les données collectées par Cassini ont suggéré que l'astre abrite un océan global d'eau liquide et un noyau rocheux qui dispenserait suffisamment d'énergie sur le long terme.

Lors de ses 22 survols, dont un rase-motte, la sonde a traversé des panaches crachés par les failles au pôle sud d'Encelade et y a détecté des particules riches en silice qui pourraient trahir l'existence de sources hydrothermales. C'est vraiment très intéressant. Car des formes de vie pourraient avoir élu domicile dans ce type d'environnement, à l'image de ces oasis de vie rencontrés au fond de nos océans, là où jaillit de l'eau très chaude et riche en minéraux. Or, dans ces panaches, la sonde Cassini a détecté, au milieu d'autres molécules organiques, du méthane (CH4). Pourrait-il être d'origine biologique ? Ou est-il plutôt issu de processus géophysiques ? Les deux possibilités existent.

Pour tenter de répondre à cette question, une équipe de chercheurs de l'université de Vienne a soumis des micro-organismes d'origine terrestres aux conditions présumées régner à l'intérieur d'Encelade. « Nous sommes les premiers à étudier si des micro-organismes pourraient éventuellement produire du méthane dans ces conditions » ont déclaré les auteurs. Et alors ? Qu'ont-ils découvert ?

Dernière observation des geysers d’Encelade par la sonde Cassini, le 28 août 2017. © Nasa, JPL-Caltech, Space Science Institute

Des méthanogènes pourraient vivre à l’intérieur d’Encelade

Dans leur étude qui vient de paraître dans Nature Communications, les chercheurs concluent qu'une partie du méthane pourrait être produit par des archées méthanogènes... Du moins par une ou des forme(s) de vie qui aurait le même métabolisme.

Pour parvenir à ce résultat, l'équipe s'est évertuée à reproduire en laboratoire l'environnement à l'intérieur d'Encelade dans des flacons emplis de composés inorganiques, d'hydrogène, de dioxyde de carbone et d'y confronter des microbes à différentes températures -- entre 0 et 100 °C -- et de durant des pressions -- jusqu'à 50 atmosphères terrestres -- durant plusieurs années. L'un d'eux, Methanothermococcus okinawensis, a passé les tests avec succès et même dans les conditions des plus hautes pressions testées. Il s'agit d'une archée méthanogène qui vit autour de sources hydrothermales au large d'Okinawa, à quelque 1.000 mètres de profondeur. Ces micro-organismes combinent hydrogène et CO2 et rejettent du méthane. Les chercheurs ont aussi calculé que les réactions chimiques entre le noyau rocheux et l'océan par un processus de serpentinisation pourraient fournir suffisamment d'hydrogène moléculaire (H2) pour faire vivre ces archées.

 Une vue en coupe de l’intérieur d’Encelade. L’illustration montre les interactions de l’eau avec le noyau, processus qui pourrait produire l’hydrogène moléculaire découvert lors du dernier survol de Cassini. © Nasa, JPL-Caltech, Southwest Research Institute

À quand une mission sur Encelade ?

Les méthanogènes apparaissent donc comme de très bonnes candidates pour vivre sur Encelade. Et le plancher océanique semble l'endroit le plus propice à leur développement. Bien sûr, il n'y a aucune certitude sur leur existence à l'intérieur de cette lune de Saturne. Il s'agit d'abord d'un « premier pas pour montrer expérimentalement que les méthanogènes peuvent effectivement vivre dans les conditions attendues sur Encelade », a expliqué Chris McKay, chercheur au centre Ames de la Nasa, à New Scientist qui l'interrogeait.

Et de façon tout aussi évidente, ces habitants potentiels ne sont pas Methanothermococcus okinawensis qui y réside. « Si nous trouvons la vie sur Encelade, il est peu probable qu'elle soit très semblable à la Terre, à moins que l'origine de ces formes de vie ne provienne d'une source commune en dehors du Système solaire, ce qui est hautement improbable », a indiqué de son côté Hunter Waite, du SwRI (Southwest Research Institute).

Alors, pour en avoir le cœur net, il ne reste donc plus qu'à y aller. Mais ce ne sera malheureusement pas pour tout de suite. Il n'y a pas encore de missions officielles validées mais seulement des ébauches, et ce pour un départ prévu, au plus tôt, au milieu des années 2020 (peut-être des missions privées). En tout cas, soulignent les auteurs de ces recherches, un robot armé d'un spectromètre de masse serait en mesure de détecter des biosignatures. Mais attention aux contaminations par des bactéries terrestres, mettent en garde les exobiologistes. Cela pourrait biaiser nos observations.


Les geysers d'Encelade indiqueraient que la vie y serait possible !

Article de Laurent Sacco publié le 29 mars 2007

Depuis la découverte par la sonde Cassini en 2005 d'un gigantesque panache de vapeur d'eau, de poussières et de cristaux de glace au-dessus de son pôle sud et s'échappant d'un réseau de fractures, la lune de Saturne, Encelade, attire de plus en plus l'attention des planétologues et des exobiologistes !

Avec Titan, et surtout Europe, elle pourrait nous révéler les clés de l'apparition de la Vie sur Terre et pourquoi pas, être un des lieux du système solaire où une vie extraterrestre pourrait être découverte. Dans tous les cas, sa petite taille, environ 500 km de diamètre, pose un problème auquel la française Julie Castillo et ses collègues du JPL tentent de répondre : quelles sont les sources de chaleur maintenant de l'eau liquide sur un si petit corps céleste ?

Cassini surprenant le panache de vapeur d'eau et de cristaux de glace au-dessus d'Encelade en 2005. © Nasa

Le modèle

Encelade est principalement composée de roches et de glace. Le seul moyen pour elle de posséder suffisamment d'énergie pour présenter l'activité dont elle témoigne semble être d'avoir été dotée, à sa naissance, d'un stock particulièrement important d'éléments radioactifs se désintégrant rapidement. L'aluminium 26 et un isotope du fer, tous deux à très courte durée de vie si on les compare à d'autres de l'Uranium et du Thorium, sont d'excellents candidats.

Le cœur rocheux d'Encelade, plus important que celui de l'inactive Mimas, se serait alors rapidement échauffé en quelques millions d'années juste après la formation d'Encelade. Or, une partie de ce cœur serait entré en fusion, ce qui, sous l'effet des forces de marée de Saturne aurait facilité le chauffage interne d'Encelade de manière similaire à ce qui se passe actuellement sur Io. De plus, dans le passé, les calculs indiquent que l'orbite d'Encelade était différente, conduisant à des effets de marée plus importants.

C'est la combinaison de ces deux effets qui serait la clé de l'énigme ! Aucun des deux, seul ou sans cette synergie, ne pourrait expliquer la quantité d'énergie aujourd'hui stockée dans Encelade et maintenant sa surface toujours jeune et active, comme le montre le faible taux de cratérisation.

L'analyse partielle du panache par la sonde Cassini fournit des résultats particulièrement excitants. Bien que majoritairement composé de vapeur d'eau, on y trouve du méthane, de l'acétylène, du gaz carbonique du propane et même de l'azote. En relation avec une source de chaleur, et de l'eau liquide, c'est exactement la recette nécessaire pour avoir une soupe primordiale comparable à celle qui, sur Terre, a pu produire des acides aminés d'abord, et des protéines ensuite.

Il faut savoir que l'azote détecté ne semble pouvoir être produit qu'à partir de la décomposition de l'ammoniac, ce qui nécessite, d'ordinaire, une température d'au moins 577 degrés Celsius. Ce genre de température ne pouvait pas s'expliquer jusqu'ici sans le modèle aujourd'hui proposé. Un survol rapproché du panache est au programme pour Cassini en mars 2008.

Le réseau de failles souligné en fausse couleur bleue au pôle sud d'Encelade. © Nasa

Contrairement à Europe, qui selon toute vraisemblance possède un Océan d'eau liquide recouvert d'une couche de glace de plusieurs dizaines de km d'épaisseurs, l'eau liquide et la vapeur s'échappant des geysers observés par Cassini implique que la banquise recouvrant Encelade ne doit guère être plus épaisse qu'un demi kilomètre. Si de la Vie existe sur une des lunes glacées du système solaire, c'est probablement ici qu'elle est la plus facile à trouver !

Mesure de la température de la surface d'Encelade par la sonde Cassini. On voit nettement que la source la plus chaude est localisée au niveau de la crevasse, située au centre de l'image. © Nasa, JPL

Il suffirait d'aller inspecter les failles d'une centaine de mètres de large, zébrant le pôle Sud et d'où s'échappent des geysers de vapeur formant le panache qui monte à près de 175 km de hauteur !

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