Mars. Crédit image: NASA Cliquez pour agrandir
Les microbes produisent-ils le méthane trouvé sur Mars, ou le gaz d'hydrocarbure provient-il de processus géologiques? C’est la question à laquelle tout le monde veut répondre, mais personne ne le peut. Que faudra-t-il pour convaincre le jury?
De nombreux experts ont déclaré à Astrobiology Magazine que la meilleure façon de déterminer si le méthane avait une origine biologique était d'examiner le rapport du carbone 12 (C-12) au carbone 13 (C-13) dans les molécules. Les organismes vivants absorbent de préférence les isotopes C-12 plus légers lorsqu'ils assemblent le méthane, et cette signature chimique demeure jusqu'à ce que la molécule soit détruite.
«Il peut y avoir un moyen de distinguer l'origine du méthane, qu'il soit biogène ou non, en utilisant des mesures d'isotopes stables», explique Barbara Sherwood Lollar, chimiste des isotopes à l'Université de Toronto.
Mais les signaux isotopiques sont subtils, mieux exécutés par des spectromètres précis placés sur la surface martienne plutôt que sur une orbite de vaisseau spatial en orbite.
Et il y a des complications. D'une part, un niveau moyen de méthane martien de 10 parties par milliard (ppb) peut être trop faible pour une mesure précise des isotopes, même pour un spectroscope placé sur Mars. De plus, le rapport C-12 à C-13 du méthane seul n'est pas toujours une preuve de vie. Par exemple, le champ d'évent hydrothermal «Lost City» dans l'océan Atlantique n'a pas montré de signature isotopique claire, explique James Kasting, professeur de sciences de la terre et des minéraux à la Penn State University.
«Le méthane n'est pas si fortement fractionné, mais ils pensent toujours qu'il pourrait être biologique», explique Kasting. "À Lost City, vous ne pouvez pas déterminer si elle est biologique ou non par les isotopes. Comment allons-nous comprendre cela sur Mars? "
En élargissant la recherche, répond Sherwood Lollar. Au lieu de mesurer uniquement le carbone, elle suggère de mesurer les isotopes de l'hydrogène, car les systèmes biologiques préfèrent également l'hydrogène (H) au deutérium plus lourd (2H).
Une deuxième approche porterait sur les hydrocarbures plus longs et plus lourds - éthane, propane et butane - qui sont liés au méthane, et qui apparaissent parfois avec du méthane biogénique ou abiogène. Sherwood Lollar a détecté ces hydrocarbures lors d'une enquête sur le méthane abiogénique piégé dans les pores des roches anciennes du Bouclier canadien, un important gisement de roche ignée précambrienne. «Lorsque l'eau est emprisonnée pendant de très très longues périodes», dit-elle, une réaction abiogène entre l'eau et la roche produit du méthane, de l'éthane, du propane et du butane.
Si les hydrocarbures abiogènes à chaîne plus longue sont jamais détectés dans l'atmosphère martienne, comment les distinguer des hydrocarbures similaires qui sont les produits de dégradation du kérogène, vestige de matière vivante en décomposition? Sherwood Lollar répète que la réponse se trouve dans les isotopes. Les chaînes hydrocarbonées abiogènes contiendraient une proportion plus élevée d'isotopes plus lourds que les chaînes hydrocarbonées dérivées de la dégradation du kérogène.
«Les futures missions sur Mars prévoient de rechercher la présence d'hydrocarbures supérieurs ainsi que de méthane», explique Sherwood Lollar. "Si ce modèle isotopique peut être identifié dans le méthane et l'éthane martiens par exemple, ce type d'informations pourrait aider à résoudre l'origine abiogène par rapport à l'origine biogène."
Les isotopes occupent une place de choix dans plusieurs missions spatiales à venir qui pourraient étancher la soif croissante de preuves sur le mystère du méthane:
* L'atterrisseur Phoenix, dont le lancement est prévu en août 2007, se rendra dans une région riche en glace près du pôle Nord et "déterrera la saleté et analysera la saleté, ainsi que la glace", explique William Boynton de l'Université de l'Arizona, qui dirigera la mission. Le spectromètre de masse de l'atterrisseur mesurera les isotopes de tout méthane piégé dans le sol, si la concentration est suffisante. «Nous ne serons pas en mesure de mesurer le rapport isotopique [dans l'atmosphère], car ce ne sera pas une concentration suffisamment élevée», déclare Boynton.
* Le Mars Science Laboratory, dont le lancement est prévu entre 2009 et 2011, est un rover à six roues de 3000 kilogrammes rempli d'instruments scientifiques. Le spectromètre laser accordable et le spectromètre de masse-chromatographe en phase gazeuse peuvent tous deux être capables de dénicher les rapports isotopiques du carbone et d'autres éléments.
* Beagle 3, un successeur du Beagle 2 perdu dans l'espace britannique, pourrait transporter un spectromètre de masse amélioré capable de mesurer les rapports isotopiques du carbone, mais le projet n'a pas encore été approuvé. L'engin ne sera pas lancé avant au moins 2009.
À partir de ces dates de lancement, il est clair que le jury de ce who-dun-it doit rester séquestré pendant des années, jusqu'à ce que des données fiables sur la source de méthane sur Mars puissent être diffusées dans la salle d'audience scientifique. À ce stade, il est juste de dire que de nombreux témoins experts prennent la possibilité d'une source biogénique assez au sérieux. Par exemple, Vladimir Krasnopolsky, qui a dirigé l'une des équipes qui ont trouvé du méthane sur la planète, a déclaré: "Je pense que les bactéries sont des sources plausibles de méthane sur Mars, la source la plus probable." Mais il s'attend à ce que les microbes se trouvent dans les oasis, «parce que les conditions martiennes sont très hostiles à la vie. Je pense que ces bactéries peuvent exister dans certains endroits où les conditions sont chaudes et humides. »
Cette observation indique une situation gagnant-gagnant possible pour ceux qui veulent trouver la vie sur Mars, explique Timothy Kral de l'Université d'Arkansas, qui cultive des méthanogènes pour gagner sa vie. Si, comme le suggèrent les calculs, les astéroïdes et les comètes ne sont pas susceptibles de fournir du méthane à Mars, alors soit les organismes producteurs de méthane doivent vivre dans le sous-sol, soit il y a un endroit où il fait assez chaud pour une génération abiogénique.
"Même si ce n'est pas une indication directe de la vie, c'est une indication qu'il y a du réchauffement", explique Kral. Dans ces conditions, «il y a de la chaleur, de l'énergie pour que les organismes se développent».
Beaucoup de choses ont changé au cours de la dernière année. Kral, qui a passé une douzaine d'années à cultiver des méthanogènes dans un environnement martien simulé, déclare: «Avant l'année dernière, lorsque les gens me demandaient si je pensais qu'il y avait de la vie sur Mars, je rigolais. Je ne serais pas dans cette affaire si je ne pensais pas que c'était possible, mais il n'y avait aucune preuve réelle d'une vie. Puis, tout à coup, l’année dernière, ils ont trouvé du méthane dans l’atmosphère, et nous avons soudain un élément de preuve scientifique réel disant qu’il est possible »que Mars soit la deuxième planète vivante.
Source d'origine: NASA Astrobiology
