Les matières organiques à l'intérieur d'Enceladus: assez complexe pour la vie?

Les scientifiques ne sont pas encore à l'aise pour dire que les matières organiques sur la lune glacée de Saturne sont nées de la vie, mais ils ont une idée de ce qu'il faut rechercher ensuite.

Représentation artistique de Cassini plongeant dans des panaches de la région polaire d'Encelade.
NASA / JPL

Encelade, l'une des nombreuses lunes glacées de Saturne, est devenue célèbre pour les panaches de cristaux de glace d'eau qui ont été projetés dans l'espace par la sonde Cassini de la NASA. Les résultats de deux spectromètres de masse embarqués dans l'engin spatial ont révélé bien plus que de la glace pure dans les panaches: ils sont salés et lacérés avec de l'hydrogène et des composés organiques comme le méthane (CH 4 ).

Maintenant, une analyse plus détaillée des données des spectromètres révèle que le brassin biologique à l'intérieur d'Encelade doit contenir des "molécules mères" organiques beaucoup plus massives et complexes que ce qui a été réalisé. Cette découverte, publiée la semaine dernière dans Nature, renforce l'espoir des scientifiques que la vie soit présente là-bas et à d'autres endroits du système solaire. Mais des preuves plus solides sont nécessaires pour plaider la cause.

Les molécules organiques sont des chaînes ou des cycles d'atomes qui incluent les éléments constitutifs de la vie: carbone, hydrogène, oxygène et azote. Les nouvelles découvertes de Cassini montrent que les matières organiques émanant de l'intérieur d'Encelade sont plus que de simples chaînes CH. Au lieu de cela, ce sont des arrangements complexes qui doivent contenir au moins un peu d'oxygène et d'azote.

"Cette nouvelle découverte change complètement notre vision de la chimie organique d'Enceladus. Nous sommes passés du simple au complexe. C'est excitant", a déclaré le co-auteur Christopher Glein (Institut de recherche du Sud-Ouest) par courrier électronique avec Sky & Telescope .

"Auparavant, nous détections tous les composés organiques dont la masse était inférieure à 100 unités de masse atomique", explique Glein, et ils contenaient généralement moins de plusieurs atomes de carbone par molécule. Ceci est principalement dû au fait que notre instrument, le spectromètre de masse neutre et ionique ] jusqu'à 100 amu. " (Un atome de carbone à six protons et six neutrons a une masse atomique de 12 amu.) Pour cette nouvelle étude, poursuit-il, les résultats de l'analyseur de poussière cosmique (CDA) de Cassini révèlent que la complexité organique d'Encelade s'étend à des centaines, voire des milliers. des unités de masse atomique.

Les chercheurs de la CDA, dirigés par Frank Postberg (Université de Heidelberg, Allemagne), ont détecté des assemblages de masse élevée contenant un rapport probable d'un atome d'hydrogène pour deux carbones. Cela implique que la structure est "sous-saturée" en hydrogène et riche en atomes de carbone à liaisons multiples, dit Glein.

Pendant ce temps, l’équipe INMS a ensuite découvert des variantes du benzène en anneau (C 6 H 6 ) - mais seulement pendant les survols à grande vitesse d’Enceladus, lorsque Cassini survolait la surface à 14 km / s.

La pyrène (C 16 H 10 ), une molécule organique composée de quatre cycles benzéniques liés, a une masse atomique de 202 amu. Ces composés sont connus sous le nom d' hydrocarbures aromatiques polycycliques et pourraient être le type de molécules organiques précurseurs existant à l'intérieur d'Encelade.
enacademic.com

«C’était au début un casse-tête», note Glein, «mais cela s’avérait parfaitement logique après la découverte des cations organiques de masse élevée». Apparemment, les macromolécules non encore identifiées se séparent lorsqu'elles se heurtent à l'INMS. Parce que ces matières organiques contiennent des structures aromatiques (en forme de cycle), explique-t-il, le benzène est libéré au cours du processus de fragmentation. "

L’équipe a envisagé, mais a écarté, d’autres explications concernant les matières organiques découvertes, telles que la contamination de Cassini due au fait qu’elle vole à proximité de Titan, une autre lune potentiellement favorable à la vie. Cependant, la CDA a enregistré des matières organiques à Enceladus avant que Cassini effectue son premier survol de Titan, et la contamination seule ne peut pas rendre compte de toutes les abondances de substances organiques trouvées dans les données INMS.

Les composés organiques récemment découverts sur Mars par le robot Curiosity de la NASA semblent être plus riches en soufre que ceux d'Encelade. Selon Glein, cela pourrait être dû au fait que davantage de soufre est disponible sur la surface martienne, alors que la plupart du soufre d’Enceladus serait emprisonné dans des sulfures solubles tels que la pyrite (FeS 2 ). Les matières organiques martiennes sont probablement aussi plus anciennes, ce qui a des conséquences sur les échéances de l'évolution de la vie dans notre système solaire.

Il existe également des similitudes et des contrastes avec Mercure, où les chercheurs ont identifié le carbone aromatique (probablement sous forme de graphite) il y a quelques années. Les matières organiques d'Encelade sont également riches en carbone aromatique, mais elles contiennent également de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote, probablement en raison de l'eau (H 2 O) et de l'ammoniac (NH 3 ) présents dans l'océan sous-marin de la lune.

Les comètes contiennent également beaucoup de matière organique, mais Glein dit que ces petits corps présentent une plus grande diversité et une plus grande abondance de composés prébiotiques. "Si Enceladus s'est formé à partir de comètes, il est intéressant d'examiner quels processus évolutifs pourraient les relier", dit-il.

Les processus hydrothermaux dans le noyau rocheux d’Enceladus pourraient synthétiser des molécules organiques à partir de précurseurs inorganiques, ou le chauffage pourrait transformer de simples composés organiques déjà présents. Sinon, les conditions géochimiques dans l'océan caché de la lune pourraient-elles abriter une vie extraterrestre?
NASA / JPL / SSI / GPL-CNRS / Nantes-Angers / ESA

Une possibilité, suggère-t-il, est que les processus hydrothermaux à l'intérieur d'Encelade aient considérablement modifié l'inventaire primordial, de sorte que seules les molécules les plus résistantes puissent rester. Ou peut-être que la vie est née dans l'océan d'Encelade et a simplement surimprimé les signatures organiques de son patrimoine cométaire. Un groupe dirigé par Ruth-Sophie Taubner (Université de Vienne) a récemment identifié une souche de bactérie pouvant survivre dans des conditions similaires à Enceladus en se régalant de méthane.

Mais Glein met en garde que l'hypothèse par défaut (nulle) est Enceladus manque de tout type de vie. Une fois Cassini parti et aucune entreprise n'envisageant d'envoyer un autre vaisseau spatial dans le système de Saturne, les scientifiques planétaires pourraient attendre des décennies avant de savoir si Enceladus possède sa propre biologie.

Un bon indicateur consisterait à trouver des matières organiques présentant un faible ratio carbone 13 / carbone 12 par rapport à la moyenne de l'ensemble de la lune, car les organismes ont tendance à incorporer l'isotope plus léger lors de la fabrication de biomasse. Une autre biosignature serait de trouver des composés organiques ou des groupes chimiques chez Enceladus qui sont thermodynamiquement et cinétiquement instables - une indication qu'ils sont synthétisés par un processus biologique.

Jennifer Eigenbrode (Centre de vol spatial Goddard), qui dirigeait l'équipe qui a identifié les molécules organiques préservées sur Mars, a déclaré que d'autres indicateurs favorables à la vie seraient la découverte de chaînes d'hydrocarbures telles que les acides aminés et les lipides.

Si des empreintes biochimiques sont effectivement retrouvées à Encelade, la vie y aurait sans doute une origine indépendante de celle de la Terre. "Cela fait en sorte que tout s'arrête, " dit Eigenbrode. Mais elle met également en garde que les chercheurs devront trouver plusieurs exemples de produits biologiques respectueux de la vie avant même de commencer à le faire. Après tout, même dans les environnements les plus extrêmes de la Terre, la vie se déroule en grappes - jamais de manière isolée.