Le méthane détecté sur Encelade pourrait indiquer la présence d’une forme de vie

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| NASA/J. Kopper

Découvert en 1789 par William Herschel, Encelade est un satellite naturel de Saturne recouvert de glace et abritant un océan d’eau liquide sous sa surface glacée. Les données recueillies en 2004 par la mission Cassini-Huygens ont montré qu’Encelade éjectait des panaches composés d’eau, d’ammoniac et de molécules organiques, dont des hydrocarbures. Ce contexte propice à la vie a fortement attiré l’attention des exobiologistes. Récemment, une équipe de chercheurs a montré que la quantité de méthane détectée dans les panaches d’Encelade ne pouvait être totalement expliquée par des processus géologiques connus. En outre, les auteurs ont montré que cette abondance était compatible avec une origine microbienne, bien qu’elle puisse également être expliquée par des processus abiotiques inconnus.

Lorsque la sonde Cassini-Huygens a plongé à travers les panaches jaillissant depuis l’intérieur de la lune de Saturne Encelade, elle a fait une détection inattendue : une collection de composés qui sont également associés aux cheminées hydrothermales dans le fond océanique de la Terre. En particulier, la quantité de méthane dans les panaches a attiré l’attention des astrobiologistes ; elle semblait particulièrement élevée. Même ainsi, il restait possible que des processus géochimiques connus (c’est-à-dire non biologiques) puissent être responsables de ces résultats.

Mais aujourd’hui, ce n’est plus le cas. Les chercheurs ont déterminé dans la revue Nature Astronomy, qu’aucun processus abiotique connu ne peut produire la quantité de méthane observée sur Encelade. Cela signifie qu’il pourrait s’agir d’un processus inconnu — ou d’origine biologique. « Nous voulions savoir : des microbes semblables à ceux de la Terre qui ‘mangent’ le dihydrogène et produisent du méthane pourraient-ils expliquer la quantité étonnamment importante de méthane détectée par Cassini ? », explique le biologiste Regis Ferriere de l’Université de l’Arizona.

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« La recherche de ces microbes, connus sous le nom de méthanogènes, sur le fond marin d’Encelade, nécessiterait des missions de plongée profonde extrêmement difficiles qui ne sont pas prévues avant plusieurs décennies ». Cependant, ce n’est pas parce que nous ne pouvons pas aller là-bas et faire des prélèvements que nous n’avons pas d’outils pour étudier ce phénomène. Les chercheurs se sont tournés vers la modélisation mathématique en utilisant des variables connues : des processus qui produisent du méthane ici sur Terre.

Encelade : un environnement propice à la vie grâce aux cheminées hydrothermales ?

Encelade est un endroit fascinant. Cette lune est loin du Soleil, et blindée d’une épaisse carapace de glace. Cependant, situé sous cette glace, se trouve un vaste océan global, pouvant posséder des courants et les ingrédients nécessaires à la vie. On pourrait penser qu’un monde océanique loin du Soleil peut être trop froid pour supporter la vie, mais les forces de marée planétaires en jeu pourraient chauffer l’intérieur du satellite naturel.

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Infographie montrant l’intérieur présumé d’Encelade. Les chercheurs suggèrent l’existence de cheminées hydrothermales au fond de l’océan. Un environnement qui, comme sur Terre, serait propice à la vie. © NASA/JPL

Cela aiderait non seulement à empêcher cet océan de geler, mais pourrait également signifier la présence de cheminées hydrothermales. Celles-ci, comme leur nom l’indique, sont des évents dans le fond de l’océan, où la chaleur des couches géologiques inférieures s’infiltre dans l’océan environnant.

Sur Terre, ces cheminées sont des écosystèmes particulièrement intéressants : la vie qui s’y développe le fait sur un réseau trophique basé sur des réactions chimiques, appelées chimiosynthèse, plutôt que sur la photosynthèse, qui repose sur le Soleil. Donc, si des cheminées hydrothermales sont présentes sur Encelade — et plusieurs indices semblent indiquer qu’il y a de bonnes chances qu’elles le soient — alors elles pourraient soutenir la vie plus ou moins telle que nous la connaissons.

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Les composés associés aux évents hydrothermaux que Cassini a détectés dans les panaches d’Encelade comprenaient, ainsi que le méthane, le dihydrogène et le dioxyde de carbone. L’équipe de recherche a incorporé des processus biologiques et géochimiques connus dans sa modélisation pour voir s’ils pouvaient reproduire les abondances relatives de ces composés.

Une quantité de méthane compatible avec une origine microbienne

La première étape consistait à examiner l’abondance du dihydrogène et à déterminer s’il pouvait être produit par l’activité hydrothermale. Ensuite, l’étape suivante consistait à déterminer s’il suffisait pour nourrir une population de méthanogènes hydrogénotrophes. Ici sur Terre, ce sont des archées (micro-organismes unicellulaires) qui métabolisent l’hydrogène moléculaire et le dioxyde de carbone pour produire du méthane.

Pour conforter leur hypothèse, les chercheurs ont utilisé l’analyse bayésienne. Ici, il s’agit d’une vue schématique d’un test d’hypothèse bayésienne ou d’une sélection de modèles. Dans cet exemple, l’hypothèse A semble être une prédiction très inexacte de x, et est donc improbable (et rejetée). L’hypothèse B, cependant, prédit l’observation avec une probabilité assez élevée, nettement supérieure à l’hypothèse A. L’hypothèse B est donc préférée à l’hypothèse A, mais il pourrait y avoir encore d’autres hypothèses préférables. Ici, l’hypothèse A correspond donc à l’hypothèse « le méthane d’Encelade peut être entièrement expliqué par des processus abiotiques connus » ; et l’hypothèse B au cas « le méthane d’Encelade est, en partie, compatible avec une origine microbienne ». © Nature Astronomy

Le travail a été minutieux, compte tenu de la température du fond marin et des cheminées hydrothermales, et de l’effet qu’une population de ces microbes aurait sur leur environnement. En fin de compte, l’équipe a constaté que l’abondance observée de méthane était trop élevée pour être le résultat de processus géochimiques connus. Cela signifie qu’il pourrait y avoir des bactéries là-bas, dans les profondeurs sombres de l’océan d’Encelade. Bien sûr, ce n’est pas la seule explication. Il pourrait également y avoir des processus géochimiques sur Encelade qui ne se produisent pas ici sur Terre.

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Schéma montrant comment les chercheurs ont analysé et modélisé les différentes données de Cassini afin d’évaluer la pertinence des différentes hypothèses concernant l’origine du méthane d’Encelade. © Laura Barge & Laura Rodriguez

Par exemple, le méthane initial aurait pu être capturé à l’intérieur de la lune à partir de la nébuleuse solaire lors de la formation du Système solaire, et il pourrait ensuite s’échapper via les geysers. Une autre possibilité est la décomposition de la matière organique primordiale, produisant du méthane comme sous-produit. Ces sources sont difficiles à modéliser, mais elles pourraient tout de même être un facteur.

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Futures missions sur Encelade : une nécessité pour confirmer l’hypothèse de la vie

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L’équipe voulait simplement déterminer la possibilité d’une vie sur Encelade. « Évidemment, nous ne concluons pas que la vie existe dans l’océan d’Encelade. Nous voulions plutôt comprendre à quel point il serait probable que les cheminées hydrothermales d’Encelade puissent être habitables par des micro-organismes. Très probablement, les données de Cassini nous le disent, selon notre modèle. Et la méthanogénèse biologique semble compatible avec les données. En d’autres termes, nous ne pouvons pas rejeter l’hypothèse de la vie. Pour rejeter cette hypothèse, nous avons besoin de plus de données provenant de futures missions », explique Ferrière.

Il n’y a actuellement aucune mission dédiée prévue pour étudier Encelade, mais il existe d’autres corps glacés similaires dans le Système solaire avec des missions en attente qui pourraient fournir plus d’informations sur l’habitabilité de la lune glacée. L’Europa Clipper est envoyé pour étudier la lune glacée de Jupiter Europe, et l’explorateur JUpiter ICy (JUICE) mènera une enquête à ce sujet.

Plusieurs missions sur Encelade ont également été proposées, et il semble qu’il y ait un intérêt croissant pour revisiter cette lune glacée et collecter de nouvelles observations. « De telles données sont indispensables pour identifier les sources abiotiques de méthane qui pourraient expliquer les observations de Cassini sans faire appel à la méthanogenèse », concluent les chercheurs.

Sources : Nature Astronomy

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