Depuis les années 1970, lorsque le Voyageur sondes ont capturé des images de la surface glacée d’Europa, les scientifiques ont soupçonné que la vie pourrait exister dans les océans intérieurs des lunes du système solaire extérieur. Depuis lors, d'autres preuves ont émergé qui ont renforcé cette théorie, allant des panaches glacés sur Europa et Encelade, des modèles intérieurs d'activité hydrothermale, et même la découverte révolutionnaire de molécules organiques complexes dans les panaches d'Encelade.
Cependant, à certains endroits du système solaire externe, les conditions sont très froides et l'eau ne peut exister sous forme liquide qu'en raison de la présence de produits chimiques antigel toxiques. Cependant, selon une nouvelle étude d'une équipe internationale de chercheurs, il est possible que des bactéries puissent survivre dans ces environnements saumâtres. C'est une bonne nouvelle pour ceux qui espèrent trouver des preuves de vie dans des environnements extrêmes du système solaire.
L'étude qui détaille leurs résultats, intitulée «Enhanced Microbial Survivability in Subzero Brines», a récemment été publiée dans la revue scientifique Astrobiologie. L'étude a été menée par Jacob Heinz du Centre d'astronomie et d'astrophysique de l'Université technique de Berlin (TUB) et comprenait des membres de l'Université Tufts, de l'Imperial College de Londres et de la Washington State University.
Fondamentalement, sur des corps comme Cérès, Callisto, Triton et Pluton - qui sont soit éloignés du Soleil, soit sans mécanisme de chauffage intérieur - les océans intérieurs existeraient en raison de la présence de certains produits chimiques et sels (comme l'ammoniac). Ces composés «antigel» garantissent que leurs océans ont des points de congélation plus bas, mais créent un environnement qui serait trop froid et toxique pour la vie telle que nous la connaissons.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a cherché à déterminer si les microbes pouvaient effectivement survivre dans ces environnements en effectuant des tests avec Planococcus halocryophilus, une bactérie trouvée dans le pergélisol arctique. Ils ont ensuite soumis cette bactérie à des solutions de chlorure de sodium, de magnésium et de calcium ainsi qu'au perchlorate, un composé chimique trouvé par l'atterrisseur Phoenix sur Mars.
Ils ont ensuite soumis les solutions à des températures allant de + 25 ° C à -30 ° C à travers plusieurs cycles de congélation et décongélation. Ils ont découvert que les taux de survie des bactéries dépendaient de la solution et des températures impliquées. Par exemple, les bactéries en suspension dans des échantillons contenant du chlorure (solution saline) avaient de meilleures chances de survie par rapport à celles des échantillons contenant du perchlorate - bien que les taux de survie augmentent à mesure que les températures diminuent.
Par exemple, l'équipe a découvert que les bactéries dans une solution de chlorure de sodium (NaCl) sont mortes en deux semaines à température ambiante. Mais lorsque les températures ont été abaissées à 4 ° C (39 ° F), la capacité de survie a commencé à augmenter et presque toutes les bactéries ont survécu au moment où les températures ont atteint -15 ° C (5 ° F). Pendant ce temps, les bactéries dans les solutions de magnésium et de chlorure de calcium avaient des taux de survie élevés à –30 ° C (-22 ° F).
Les résultats ont également varié pour les trois solvants salins en fonction de la température. Les bactéries du chlorure de calcium (CaCl2) avaient des taux de survie significativement inférieurs à ceux du chlorure de sodium (NaCl) et du chlorure de magnésium (MgCl2) entre 4 et 25 ° C (39 et 77 ° F), mais des températures plus basses ont stimulé la survie dans les trois. Les taux de survie dans la solution de perchlorate étaient bien inférieurs à ceux des autres solutions.
Cependant, c'était généralement dans des solutions où le perchlorate constituait 50% de la masse de la solution totale (qui était nécessaire pour que l'eau reste liquide à des températures plus basses), ce qui serait significativement toxique. À des concentrations de 10%, les bactéries pouvaient encore se développer. C'est une semi-bonne nouvelle pour Mars, où le sol contient moins d'un pour cent en poids de perchlorate.
Cependant, Heinz a également souligné que les concentrations de sel dans le sol sont différentes de celles d'une solution. Cela pourrait néanmoins être une bonne nouvelle pour Mars, car les températures et les niveaux de précipitations sont très similaires à certaines parties de la Terre - le désert d'Atacama et certaines parties de l'Antarctique. Le fait que les bactéries peuvent survivre à de tels environnements sur Terre indique qu'elles pourraient également survivre sur Mars.
En général, la recherche a indiqué que des températures plus froides augmentent la capacité de survie microbienne, mais cela dépend du type de microbe et de la composition de la solution chimique. Comme Heinz l'a dit au magazine Astrobiology:
"Toutes les réactions, y compris celles qui tuent les cellules, sont plus lentes à des températures plus basses, mais la capacité de survie bactérienne n'a pas beaucoup augmenté à des températures plus basses dans la solution de perchlorate, tandis que des températures plus basses dans les solutions de chlorure de calcium ont entraîné une augmentation marquée de la capacité de survie. "
L'équipe a également constaté que les bactéries réussissaient mieux dans les solutions plus salées en matière de cycles de congélation et de décongélation. En fin de compte, les résultats indiquent que la capacité de survie se résume à un équilibre prudent. Alors que des concentrations plus faibles de sels chimiques signifiaient que les bactéries pouvaient survivre et même se développer, les températures auxquelles l'eau resterait à l'état liquide seraient réduites. Il a également indiqué que les solutions salées améliorent les taux de survie des bactéries en ce qui concerne les cycles de congélation et de décongélation.
Bien sûr, l'équipe a souligné que le fait que les bactéries puissent subsister dans certaines conditions ne signifie pas qu'elles y prospéreraient. Comme l'explique Theresa Fisher, doctorante à l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'Arizona State University et co-auteure de l'étude:
«La survie contre la croissance est une distinction vraiment importante, mais la vie parvient toujours à nous surprendre. Certaines bactéries peuvent non seulement survivre à basses températures, mais elles ont également besoin de leur métabolisme et de leur croissance. Nous devons essayer d'être impartiaux en supposant ce qui est nécessaire pour qu'un organisme prospère, et pas seulement survivre. »
À ce titre, Heinz et ses collègues travaillent actuellement sur une autre étude pour déterminer comment différentes concentrations de sels à différentes températures affectent la propagation bactérienne. En attendant, cette étude et d'autres similaires peuvent fournir un aperçu unique des possibilités de vie extraterrestre en imposant des contraintes sur les types de conditions dans lesquelles ils peuvent survivre et grandir.
Ces études nous permettent également de nous aider dans la recherche de la vie extraterrestre, car savoir où la vie peut exister nous permet de concentrer nos efforts de recherche. Dans les années à venir, les missions en Europe, Encelade, Titan et d'autres endroits du système solaire chercheront des biosignatures qui indiquent la présence de vie sur ou dans ces corps. Savoir que la vie peut survivre dans des environnements froids et saumâtres ouvre des possibilités supplémentaires.
