Vingt-et-une molécules organiques détectées dans un échantillon de roche martienne vieux de 3,5 milliards d’années, dont sept jamais observées auparavant sur Mars. Cette découverte de l’équipe d’Amy Williams de l’Université de Floride, publiée dans Nature Communications, bouleverse notre compréhension de la chimie prébiotique martienne.
Parmi ces molécules se trouve un hétérocycle azoté, structure considérée comme précurseur de l’ARN et de l’ADN, les deux acides nucléiques clés de l’information génétique. Plus qu’une simple découverte scientifique, cette mission du rover Curiosity révèle que Mars peut préserver des biosignatures pendant des milliards d’années malgré l’exposition aux radiations spatiales.
Une première expérience de chimie humide sur une autre planète
Après des années de travail en laboratoire, les résultats sont formels : une roche que le rover Curiosity de la NASA a forée et analysée en 2020 contient la collection la plus diverse de molécules organiques jamais trouvées sur la planète rouge. L’expérience s’est déroulée dans la région de Glen Torridon du cratère Gale, une zone riche en minéraux argileux qui indiquent que la région contenait autrefois de l’eau.
L’instrument SAM (Sample Analysis at Mars) a utilisé le TMAH, un produit chimique hautement toxique et corrosif utilisé sur Terre dans la fabrication de semi-conducteurs. Ce produit chimique très alcalin peut briser ce qu’on appelle le carbone macromoléculaire, des matières aromatiques complexes de très grande taille.
Cette technique de chimie humide a permis de libérer des molécules préservées dans la matière organique macromoléculaire ancienne du substrat rocheux martien malgré environ 3,5 milliards d’années de diagenèse et d’exposition aux radiations. L’expérience représente la première fois qu’un nouveau type d’expérience chimique a été effectué sur une autre planète.
Des précurseurs de la vie détectés pour la première fois
« Cette détection est assez profonde car ces structures peuvent être des précurseurs chimiques de molécules plus complexes contenant de l’azote », explique Amy Williams, auteure principale de l’étude. « Les hétérocycles azotés n’ont jamais été trouvés auparavant à la surface martienne ou confirmés dans les météorites martiennes ».
Le benzothiophène figure parmi les molécules les plus intrigantes découvertes. Il s’agit d’une molécule à deux cycles contenant du carbone et de l’azote. Le benzothiophène se forme dans le milieu interstellaire, sur les météorites. Si cette molécule est bien arrivée sur Mars via des météorites, elle pourrait représenter certaines des molécules organiques les plus anciennes formées dans le système solaire et préservées dans ces roches.
Curiosity a aussi trouvé un composé chimique nommé benzoate de méthyle. Cette molécule complexe possède à la fois un cycle aromatique et un groupe ester. Elle peut avoir une source biotique ou abiotique, mais sa présence montre que Mars a préservé des produits chimiques organiques plus complexes ou “matures” que ce qui avait été confirmé précédemment.
La capacité de préservation martienne révélée
Le fait que le benzoate de méthyle ait survécu environ 3,5 milliards d’années à la surface de Mars bombardée de radiations est significatif et montre que la planète peut préserver des molécules organiques complexes. Cela suggère que des molécules organiques encore plus convaincantes comme les acides aminés pourraient aussi être préservées.
Cette découverte contraste avec les estimations précédentes sur la dégradation organique. L’instrument de détection des radiations (RAD) à bord de Curiosity a révélé que la dose absorbée mesurée est de 76 mGy/an à la surface, et que “les radiations ionisantes influencent fortement les compositions et structures chimiques, spécialement pour l’eau, les sels et les composants sensibles aux réactions d’oxydoréduction comme les molécules organiques”.
Mars n’a pas de champ magnétique global qui protégerait la planète des radiations cosmiques et solaires potentiellement mortelles. Les scientifiques spéculent que l’absence de protection magnétique a aidé le vent solaire à emporter une grande partie de l’atmosphère martienne au cours de plusieurs milliards d’années. En conséquence, la planète est vulnérable aux radiations spatiales depuis environ 4 milliards d’années.
L’enjeu géopolitique de l’astrobiologie
La découverte de Curiosity transforme le paysage de l’exploration spatiale mondiale. Cette priorisation se reflète dans l’enquête décennale 2023-2032 de sciences planétaires et d’astrobiologie des Académies nationales des sciences, de l’ingénierie et de la médecine, qui met en évidence Enceladus dans la liste des destinations pour une mission de classe New Frontiers de la NASA et recommande une mission Enceladus Orbilander comme deuxième priorité de mission phare.
Les implications dépassent le cadre martien. Aujourd’hui, deux lunes glacées - Europa, en orbite autour de Jupiter, et Encelade, en orbite autour de Saturne - ont émergé comme les destinations les plus prometteuses dans la recherche de vie extraterrestre. C’est le résultat d’une série de découvertes qui ont révélé que ces mondes gelés sont étonnamment actifs, chauds et potentiellement habitables sous leurs coquilles glacées.
La mission proposée orbiter-lander serait lancée vers 2042 et arriverait dans le système saturnien en 2053. Cette technologie TMAH testée sur Mars sera embarquée sur ces futures missions, notamment la mission Rosalind Franklin vers Mars et l’expédition Dragonfly vers Titan, la lune de Saturne.
Les applications terrestres
La recherche menée par l’équipe de Curiosity trouve des applications directes dans la compréhension de l’évolution de la vie sur Terre. L’automatisation de la découverte scientifique transforme déjà les méthodes de recherche, mais cette découverte martienne offre un laboratoire naturel unique.
Les dépôts sédimentaires sur Mars datant de plus de 3,5 milliards d’années pourraient contenir des biosignatures ou des vestiges de processus prébiotiques qui ont depuis longtemps été effacés de la Terre. Sur Mars, des dépôts similaires datant de plus de 3,5 milliards d’années pourraient contenir des biosignatures ou des vestiges de processus prébiotiques qui ont depuis longtemps été effacés de la Terre.
De l’ADN taxonomiquement identifiable peut être récupéré de roches terrestres contenant aussi peu que 182 ppm de carbone organique total après exposition à des radiations équivalentes à 136 millions d’années sur Mars. Malgré la fragmentation, 1,48 à 8,45% des séquences demeurent taxonomiquement identifiables, démontrant que les fragments d’ADN peuvent persister dans les roches pendant plus de 100 millions d’années.
Mars redéfinit l’astrobiologie mondiale
Les scientifiques n’ont aucun moyen de savoir si ces molécules organiques ont été créées par des processus biologiques ou géologiques - les deux voies sont possibles - mais leur découverte confirme de nouveau que l’ancien Mars avait la chimie appropriée pour supporter la vie.
« Nous pensons que nous regardons de la matière organique qui a été préservée sur Mars pendant 3,5 milliards d’années », explique Williams. « Il est vraiment utile d’avoir la preuve que la matière organique ancienne est préservée, car c’est un moyen d’évaluer l’habitabilité d’un environnement. Et si nous voulons rechercher des preuves de vie sous forme de carbone organique préservé, cela démontre que c’est possible ».
Cette découverte intervient alors que les robots humanoïdes arrivent en usine et que l’intelligence artificielle transforme nos méthodes d’exploration spatiale. « C’est Curiosity et notre équipe à leur meilleur niveau. Il a fallu des dizaines de scientifiques et d’ingénieurs pour localiser ce site, forer l’échantillon et faire ces découvertes avec notre robot fantastique. Cette collection de molécules organiques augmente une fois de plus la perspective que Mars a offert un foyer pour la vie dans le passé ancien ».
Mars s’affirme comme le laboratoire de chimie prébiotique le plus accessible. Les 21 molécules détectées dans les sédiments de 3,5 milliards d’années prouvent que les signatures de la vie peuvent survivre aux conditions les plus extrêmes. Cette révélation guide désormais toutes les missions d’astrobiologie, de Europa Clipper aux futures expéditions habitées vers la planète rouge.