Des chercheurs ont inventé un mini laboratoire, entièrement automatisé, capable d’effectuer des analyses biochimiques avancées. De quoi détecter des biosignatures de manière extrêmement sensible. L’appareil, très compact, pourrait embarquer à bord de futurs rovers martiens ou au-delà. 

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[EN VIDÉO] L'Odyssée interstellaire : et si l'on découvrait une forme de vie extraterrestre évoluée ? Il est déjà possible d'imaginer scientifiquement, dans les grandes lignes, comment serait construit un vaisseau interstellaire autorisé par les lois de la physique et de la technologie. Après 50 ans de voyage en direction d'une étoile dans la banlieue proche du Soleil, l'intelligence artificielle, gérant la mission d'un tel navire, pourrait explorer une exoterre avec des drones pour y faire non seulement la découverte d'une vie ailleurs mais aussi d'une vie intelligente comme le montre cet extrait du documentaire L’Odyssée interstellaire, diffusé sur Arte.

La détection de traces de vie sur une planète est un défi pour les scientifiques, d'autant plus qu'on ne sait pas bien quel type de traces chercher. Une des biosignatures les plus évidentes serait de dénicher des molécules organiques tels que les acides aminésacides aminés qui constituent les premières « briques » du vivant (voir encadré).

La détection de ces molécules n'est pas une chose évidente. Le rover martien Curiosity, qui arpente Mars depuis 2012, comporte ainsi pas moins d'une dizaine d'instruments chargés de traquer la vie comme un spectromètrespectromètre à rayons Xrayons X, un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre de massemasse, un émetteur-détecteur de neutronsneutrons, ou encore CheMin, un instrument qui analyse les minérauxminéraux présents dans les échantillons de roches par diffractiondiffraction et fluoresence des rayons X.

L’analyseur par électrophorèse sur micropuce (ME) pèse à peine 7 kg. © <em>Analytical Chemistry</em> 2020
L’analyseur par électrophorèse sur micropuce (ME) pèse à peine 7 kg. © Analytical Chemistry 2020

Des instruments d’analyse imparfaits pour des missions interplanétaires

Toutes ces techniques présentent chacune des inconvénients. La chromatographie en phase gazeusechromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de massespectrométrie de masse (GC-MS), qui sert à séparer et détecter les composés, n'est pas probante pour l'analyse de certaines moléculesmolécules, comme les acides organiques, surtout lorsque de l'eau, des minéraux ou des sels sont également présents dans l'échantillon. Les séparationsséparations par électrophorèseélectrophorèse sur micropuce (ME), suivies d'une détection par fluorescence induite par laserlaser (LIF), seraient idéales mais les instruments actuels ne sont que partiellement automatisés, et donc non exploitables pour les missions interplanétaires.

Le saviez-vous ?

Qu’est-ce qu’une biosignature ?

Une biosignature est une trace fabriquée par un organisme vivant signalant une forme de vie passée ou actuelle. Il s’agit par exemple d’un biominéral, tel que des os et des coquilles, des molécules homochirales (qui ne se trouvent que sous une seule configuration de chiralité), ou encore de molécules organiques d’origine potentiellement biologiques appelées CHNOPS (composées d’atomes de carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre).

Un mini laboratoire portatif

Peter Willis et ses collègues du Jet Propulsion Laboratory au CalTech (États-Unis) ont développé un « mini laboratoire » portatif et entièrement automatisé qui pourrait être embarqué dans de futures missions spatiales. Alimenté par une batterie, ce boîtier, de 12 × 25 × 38 cm et de 7 kgkg, baptisé CL (pour Chemical Laptop - ordinateur portable chimique), s'opère facilement à distance via une interface simple. Tous ses composants sont en outre disponibles sur des sites commerciaux ou peuvent être fabriqués facilement, font valoir les chercheurs qui présentent leur appareil dans la revue Analytical Chemistry.

Ce mini laboratoire comprend deux micropuces : une pour le traitement et le marquage d'un échantillon liquideliquide, et l'autre (la puce ME) pour la séparation des composés, ainsi qu'un système de détection LIF. « Le CL permet d'effectuer le marquage, la séparation et la détection de molécules organiques, le tout de manière entièrement automatisée », se félicitent les chercheurs.

Objectif Mars… ou plus

Après plusieurs ajustements, le CL a été testé lors d'une mission simulée sur Mars dans un désertdésert chilien. Le rover a foré dans le sol pour recueillir des échantillons qui ont ensuite été livrés à l'extracteurextracteur. De l'eau a été ajoutée aux échantillons de sol, qui ont été chauffés pour extraire les composés à analyser. L'appareil a ainsi pu détecter les niveaux d'acides aminés dans le sol en parties par milliard à partir de trois des quatre sites de forage.

« La sensibilité [de notre analyseur] est trois fois supérieure à celle des méthodes basées sur la GC-MS », se félicitent les chercheurs. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour adapter l'instrument aux vols spatiaux et aux conditions extraterrestres, ce boîtier pourrait embarquer à bord des futurs rovers.

En attendant, ExomarsExomars, qui décollera en 2022, embarquera à son bord le Mars Organic Molecule Analyser (MOMA), un ensemble instrumental avec GC-MS et système de désorptiondésorption laser (LD). De quoi par exemple détecter de possibles organismes « méthanogènes » à l'origine du méthane récemment détecté dans l'atmosphèreatmosphère de Mars.