Le rover Curiosity mesure d’intrigantes signatures de carbone sur Mars

Forage à la surface de Mars. © Nasa
Curiosity a-t-il trouvé des preuves d’une vie ancienne sur la planète rouge ? Probablement pas. Mais le rover américain a permis une curieuse découverte pour laquelle une explication biologique n’est pas exclue.
C. House

Une équipe menée par Christopher House (université de Pennsylvanie) a réanalysé 24 échantillons de roche collectés par le rover Curiosity sur différents sites du cratère Gale, région qu’il arpente depuis son arrivée sur Mars en 2012. Ces roches avaient été chauffées jusqu’à 850°C dans les fours du laboratoire SAM à bord de l’astromobile. Cette pyrolyse avait engendré un gaz, principalement du méthane, observé ensuite avec le spectromètre de SAM, qui en avait déduit sa composition précise.

Surprise : dans plusieurs des 24 échantillons, l’équipe a observé un enrichissement en carbone 12 (12C) par rapport au carbone 13 (13C), deux isotopes du même élément chimique, le carbone. Seul les différencie le nombre de neutrons contenus dans leur noyau. Le 13C en a sept, et le 12C seulement six, ce qui le rend plus léger.

Un isotope du carbone plus facile à métaboliser

Or, sur Terre, un excès en 12C est souvent le signe d’une activité biologique. « La vie est fainéante, et elle utilise les éléments les plus légers, car ils sont plus faciles à métaboliser. Donc, par extrapolation, la vie est une des hypothèses pour expliquer ce carbone léger découvert avec Curiosity », explique Caroline Freissinet, spécialiste de science planétaire et de chimie extraterrestre au Latmos et très impliquée dans les missions Curiosity et Perseverance

C’est dans ce paysage martien que le rover Curiosity aurait un des échantillons riche en carbone 12. © Nasa/JPL-Caltech/MSSS

Le scénario serait le suivant, comme l’explique l’équipe de Christopher House dans la revue scientifique PNAS : en surface, d’anciennes colonies de bactéries auraient, via leur métabolisme, relâché du méthane (CH4) dans l’atmosphère. Là, sous l’effet du rayonnement ultraviolet émis par le Soleil, ce méthane se serait peu à peu combiné à d’autres molécules pour former de grosses molécules complexes. Au fil du cycle atmosphérique martien, ces dernières seraient retombées au sol, où, toujours porteuses de leur signature chimique distinctive, elles auraient été préservées dans la roche durant des milliards d’années.

Nouvelle confirmation pour l’océan martien

L’hypothèse est d’autant plus séduisante qu’elle colle à merveille avec un autre article récent publié dans PNAS. Une étude française vient renforcer l’hypothèse d’un vaste océan stable sur Mars, il y a 3 milliards d’années. Au moyen de simulations numériques qui intègrent pour la première fois la circulation océanique et l’évolution des glaciers, les chercheurs du laboratoire Géosciences Paris-Saclay montrent qu’à l’époque, la circulation océanique a pu réchauffer localement la surface jusqu’à 4,5°C. Le climat froid et humide qui régnait alors a pu favoriser la formation d’un océan circumpolaire. Au sein duquel auraient émergé les colonies de bactéries dont Curiosity vient de retrouver la trace ?

C. Freissinet

« Eh non, même si c’est sexy comme scénario, on n’a toujours pas trouvé la vie sur Mars ! tranche Caroline Freissinet. Les observations faites avec SAM comportent plusieurs éléments qui ne collent pas avec l’hypothèse de la vie. » Nicolas Mangold, spécialiste de géologie martienne, renchérit : « Le problème, c’est que les hypothèses pour expliquer l’excès de carbone 12 dans les échantillons sont multiples. Les auteurs en proposent trois, et il y en a peut-être encore d’autres. Parmi ces trois, la biologie via le méthane n’est certainement pas la plus favorable selon moi ! Les deux hypothèses abiotiques [ne faisant pas intervenir la vie, NDLR] me semblent plus réalistes », affirme le chercheur du laboratoire de planétologie et de géoscience de l’université de Nantes.

En effet, dans un communiqué de presse de la Nasa, Paul Mahaffy le reconnait d’emblée : « Il faudra plus de preuves pour affirmer que l’on a identifié la vie. Donc, on explore quels autres phénomènes pourraient être à l’origine de la signature de carbone que nous observons. »

Des explications autres que biologiques existent

« Les auteurs ont été superprudents dans leur analyse, apprécie Hervé Cottin, astrochimiste à l’université Paris-Est Créteil. Ils ont pris suffisamment de recul pour éviter le dérapage médiatique. L’enrichissement en carbone 12 qu’ils observent est loin d’être anecdotique et mérite vraiment qu’on le décrypte. En effet, l’explication canonique, sur Terre, c’est que la vie est passée par là. D’ailleurs si, il y a quelques années, des équipes ont annoncé avoir trouvé des traces de vie ancienne datant de 3,8 milliards d’années, c’était après avoir détecté des roches présentant le même genre de signatures. Mais on sait aujourd’hui que ça ne suffit plus pour tirer cette conclusion, car d’autres phénomènes peuvent expliquer un déséquilibre entre 12C et 13C. »

Dans leur article, les auteurs en proposent deux. L’un est une affaire de chimie atmosphérique : en interagissant avec la roche, le gaz carbonique (CO2) contenu dans l’atmosphère de Mars se transformerait en méthane qui serait ensuite injecté dans l’atmosphère. Là, sous l’effet des rayons ultraviolets, il serait transformé en grosses molécules qui finiraient par être déposées en surface. « C’est un mécanisme complexe en plusieurs étapes, chacune favorisant un enrichissement en 12C. Pour moi, ça tient la route. La vie fait des choses étonnantes, mais la géochimie aussi ! » commente Hervé Cottin.

Les planètes ont-elles croisé un nuage riche en carbone 12 ?

L’autre hypothèse avancée est d’ordre cosmique : il y a de cela plusieurs centaines de millions d’années, le Système solaire aurait pénétré dans un gigantesque nuage moléculaire riche en carbone 12, une rencontre dont la planète Mars (et probablement aussi la Terre !) aurait gardé la trace sous la forme d’un excès en carbone 12 au sein des molécules carbonées.

« Mais toutes les hypothèses avancées ont un petit bug quelque part et aucune n’est complètement satisfaisante, estime Caroline Freissinet. Il y a probablement des phénomènes encore incompris qui sont à l’œuvre dans cette histoire. Comme d’habitude, une réponse qui ouvre sur encore plus de questions. C’est la beauté de la science ».

« Pour avancer, il faudrait savoir quel type de carbone a été chauffé. Si Curiosity était équipé d’un microscope et que l’on avait observé sur les échantillons des structures ressemblant à des microfossiles, là on aurait des arguments solides pour dire qu’on a trouvé une vie ancienne sur Mars, conclut Hervé Cottin. Mais il n’y a pas de microscope à bord des rovers martiens. Ce qu’il nous faut, ce sont des échantillons que l’on pourra analyser finement sur Terre. Cela tombe bien, le nouveau rover Perseverance est en train de les collecter. »

 

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