Composés biochimiques et dégradation organique

Les produits de dégradation organiques représentent une forte biosignature. Ce serait par exemple le cas de lipides membranaires retrouvés en concentration élevée, témoignant de la dégradation de membranes cellulaires. La morphologie et le type d’élément organique jouent également un rôle important. Sur Terre, la vie n’utilise que 20 acides aminés, tandis que les lipides et les chaînes carbonées ont des tailles et des structures précises. La présence de biomolécules complexes fait également partie des biosignatures fortes.

Signatures biogéochimiques minérales

Tous les minéraux ne sont pas nécessairement d’origine abiotique. Certains minéraux, comme la biomagnétite, témoignent d’une origine (totale ou partielle) biotique. D’autres présentent des phases biominérales, c’est le cas des minéraux biogéniques comme la silice biogénique produite par les Diatomées — des microalgues unicellulaires dont l’exosquelette est entièrement constitué de silicium.

Microstructures et biofilms

Des microstructures comme les microfossiles constituent des biosignatures intéressantes mais doivent être analysés avec précaution. En 1996, la NASA suggérait que la structure microscopique de la météorite martienne ALH 84001 contenait des éléments tubulaires d’origine biologique. Une hypothèse confortée par le fait que de nombreux scientifiques pensaient que les structures cristallines retrouvées sur la météorite ne pouvaient être formées que par une activité bactériologique.

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Les microstructures de la météorite martienne ALH84001 observées au microscopie électronique à balayage. Crédits : NASA

Après des analyses approfondies par microscopie, la communauté scientifique a toutefois conclu que les éléments étaient trop petits pour correspondre à des cellules ou des bactéries fossilisées. De ce constat, un consensus méthodologique a émergé disant que le caractère morphologique ne peut à lui seul constituer un outil de détection de la vie. D’autant plus que le critère morphologique est soumis à un important biais de subjectivité.

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Un microfossile sédimentaire de Cyclicargolithus floridanus observé au microscope électronique. Crédits : Hannes Grobe

Hormis les microfossiles, d’autres microstructures présentent un intérêt en tant que biosignatures. C’est particulièrement le cas des biosédiments et des biociments microscopiques qui témoignent d’une activité ou d’une origine organique. C’est également le cas des biofilms — des communautés multicellulaires à l’origine de la sécrétion d’un film ou d’une matrice adhésive et protectrice. Ces biofilms recouvrent généralement de petites surfaces géologiques.

Structures macroscopiques

Les biosédiments macroscopiques constituent d’intéressantes biosignatures. Ce sont par exemple les stromatolithes — des couches de sédiments empilés produites par l’activité biogéochimique de cyanobactéries — qui témoignent nécessairement d’une origine biotique. L’on peut également s’intéresser aux macro-fossiles, telles que les empreintes géologiques de structures animalières ou végétales. Enfin, les restes de squelettes constituent également des biosignatures directes.

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Les stromatolithes sont des structures de sédiments empilés produits par des cyanobactéries. Crédits : DR

Variations temporelles atmosphériques et environnementales

Des variations de composition chimique de l’atmosphère peuvent servir de biosignatures ; qu’elles soient passées ou actuelles, des variations gazeuses peuvent par exemple témoigner d’une activité organique globale, traduisant la consommation et le rejet de gaz atmosphériques par des organismes vivants ou disparus.

Dans le cas d’une vie disparue, des traces de telles variations peuvent être retrouvées grâce à des analyses géochimiques. Des transformations topologiques ponctuelles ou générales peuvent également être reliées à une activité organique.

Photométrie et réflectance

L’étude de la réflectance (c’est-à-dire le facteur de réflexion d’un matériau) planétaire constitue également une piste de recherche de biosignatures. En effet, des phénomènes de réflectance à grande échelle peuvent témoigner de la présence de pigments biologiques, comme des pigments photosynthétiques émis par des végétaux ou des micro-organismes photosynthétiques. Un tel phénomène peut être détecté à distance.

Composition chimique de l’atmosphère

Il existe environ 14’000 biosignatures atmosphériques actuellement déterminées par la communauté scientifique. La présence de certains gaz peut en effet témoigner de la présence d’une thermochimie liée au vivant. C’est par exemple le cas de la présence d’oxygène et de méthane atmosphériques.

L’atmosphère d’une planète abritant la vie démontre des biosignatures spécifiques qui ne peuvent émerger de manière hasardeuse. Ainsi les scientifiques recherchent des molécules particulières comme le sulfure de diméthyle ou encore le chlorométhane.

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Infographie montrant les différentes sources possibles à l’origine du méthane atmosphérique détecté par Curiosity. Crédits : NASA

Technosignatures et moyens de communication

Une technosignature est définie comme toute signature témoignant de la présence d’une civilisation avancée. Majoritairement, les technosignatures sont d’ordre électromagnétique, les ondes radio représentant, par exemple, le meilleur moyen de communiquer. Une civilisation avancée serait donc à l’origine d’un fort rayonnement électromagnétique permanent. Une technosignature peut également revêtir la forme d’une astro-structure telle qu’une sphère de Dyson.

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