Vie sur Mars : D'où vient le méthane ?

Le rover martien "Curiosity" a découvert des traces d'écoulement sur les parois des cratères sur Mars, appelées "Recurring Slope Lineae" (RSL). (© NASA)

Recherche sur le terrain dans le désert d'Atacama au Chili. Ici, les conditions ressemblent à celles de Mars. (© TU Berlin_Research Group Astrobiology)

Recherche sur le terrain dans le désert d'Atacama au Chili. Ici, les conditions ressemblent à celles de Mars. (© TU Berlin_Groupe de recherche en astrobiologie)

Lorsque le rover martien de la NASA « Curiosity » a découvert des molécules organiques en juin 2018, la communauté scientifique a été enthousiasmée. Cela signifiait que la vie sur la planète rouge aurait pu exister un jour ou pourrait encore être possible. Récemment, de nouvelles mesures de « Curiosity » ont montré que les concentrations du métabolite du métane fluctuaient également au cours de l’année. Qui ou quoi produit donc sporadiquement le méthane ? Pour la première fois, le groupe de recherche du biologiste astrobiologue Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch, du Centre d’astronomie et d’astrophysique de l’UT Berlin, a pu démontrer en expérience que certains micro-organismes (archées) peuvent non seulement survivre dans des sols salins similaires à ceux de Mars, mais aussi effectuer un métabolisme – uniquement avec du dioxyde de carbone et de l’hydrogène comme sources d’énergie et de carburant – et ce, avec seulement des quantités minimales d’eau extraites de la roche salée de l’atmosphère. Le méthane pourrait donc provenir d’eux – une autre information importante dans la recherche de vie sur Mars. Les résultats ont été publiés par les scientifiques dans le dernier numéro de Scientific Reports de Springer Nature.   

« La faible température moyenne et l’activité aquatique à la surface de Mars rendent difficile la survie ou même la reproduction des organismes vivants dans cet environnement », explique Dirk Schulze-Makuch. « Mais les résultats des missions martiennes récentes montrent que, à certains moments et à certains endroits de la planète rouge, les conditions environnementales dépassent largement les limites inférieures permettant la vie. » Sous le nom de projet HOME (Habitabilité des environnements martiens), le groupe de recherche du biologiste astrobiologue et géoscientifique, également professeur adjoint à l’Arizona State University et à la Washington State University, ainsi que président de la Société allemande d’astrobiologie, s’intéresse depuis plusieurs années à la habitabilité des potentiels habitats sur Mars. Déjà en 2018, son groupe avait montré, à travers des investigations approfondies dans le désert d’Atacama, l’un des endroits les plus secs de la Terre, que des colonies cellulaires actives peuvent survivre dans cet environnement hostile aussi longtemps qu’elles sont réactivées par de faibles quantités d’eau. 

Gel du matin et traces de flux

À la surface de Mars, les conditions n’autorisent pas la présence permanente d’eau liquide, mais il est possible, selon Schulze-Makuch, que des sels hygroscopiques existent à certains endroits proches de la surface, qui attirent l’humidité de l’environnement, par exemple lors du gel du matin, et que ce sel passe de l’état solide à l’état liquide. Cette hypothèse a déjà été avancée par d’autres chercheurs, notamment pour les bandes sombres qui apparaissent sporadiquement sur les parois escarpées de certains cratères martiens et qui sont considérées comme des traces de flux (« Recurring Slope Lineae » RSL). Ces sels pourraient également alimenter en eau des organismes souterrains ou proches de la surface, selon cette supposition.  

Dans un système fermé analogue à Mars, des micro-organismes effectuent un métabolisme

Pour tester ces hypothèses, des chercheurs mènent régulièrement des études dans des régions très isolées dont l’environnement est très semblable à celui de Mars, comme le désert d’Atacama au Chili, les vallées sèches de McMurdo en Antarctique ou les collines de Larsemann à l’est de l’Antarctique. « L’étude de ces environnements martiens analogues et de la microbiote qu’ils abritent aide à évaluer la habitabilité des environnements martiens », explique Dirk Schulze-Makuch. Ces zones sont extrêmement arides, mais riches en sel. Elles sont peuplées de communautés microbiennes adaptées à leur environnement, qui commencent à métaboliser dès qu’elles sont humidifiées par deliquescence. La deliquescence est la capacité spécifique de certains sels, principalement salins, à influencer l’humidité relative de leur environnement. Pour vérifier si les concentrations fluctuantes de méthane mesurées par « Curiosity » à la surface de Mars pourraient provenir de micro-organismes vivant près de la surface, les chercheurs ont développé un système fermé de deliquescence utilisant des substrats analogues martiens (analogues de régolithe martien – MRA), des sels hygroscopiques et trois archées méthanogènes (les souches Microbiennes Methanosarcina mazei, M. barkeri et M. soligelidi). Ensuite, ils ont mesuré dans quelles conditions ces micro-organismes étaient stimulés à effectuer un métabolisme. Le résultat : deux des trois organismes semblables à des bactéries ont réagi, dans différents substrats et à différentes températures. Cela a attiré l’attention de la communauté scientifique, car jusqu’à présent, ces modèles d’organismes (y compris les micro-organismes producteurs de méthane) ont été principalement exposés à des facteurs de stress tels que la sécheresse, la déshydratation, la faim, les cycles de gel et de dégel, la salinité élevée, la faible pression atmosphérique et les doses accrues de radiation, pour évaluer la habitabilité de Mars. « À notre connaissance, aucune étude ne prouve que des archées méthanogènes puissent exister dans un environnement proche de la surface où l’eau n’est accessible que par deliquescence », précise Schulze-Makuch. « Nous avons ici montré, pour la première fois, que l’eau fournie uniquement par la deliquescence suffit à réhydrater ces archées méthanogènes dans ces conditions extrêmes, à leur redonner vie, et à réactiver leur métabolisme dans un environnement proche de celui de la surface de Mars. »

Deborah Maus, Jacob Heinz, Janosch Schirmack, Alessandro Airo, Samuel P. Kounaves, Dirk Wagner, Dirk Schulze-Makuch : « Les archées méthanogènes peuvent produire du méthane dans des environnements martiens analogues alimentés par la deliquescence »

La publication originale est accessible via le lien suivant : https://www.nature.com/articles/s41598-019-56267-4

Pour plus d’informations, veuillez contacter :

Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Université Technique de Berlin
Centre d’astronomie et d’astrophysique de l’UT Berlin
Habitabilité planétaire et astrobiologie
Tél. : 300/314-23736
Email : schulze-makuch@tu-berlin.de