Des microorganismes extrémophiles pourraient survivre à un impact d’astéroïde et être éjectés de planètes comme Mars pour être transportés vers d’autres planètes comme la Terre, selon une étude. Lors d’expériences visant à simuler les pressions extrêmes générées par un tel impact, plus de la moitié des microorganismes ont survécu et disposeraient également d’une résistance suffisante au vide et aux radiations pour un transport interplanétaire sur des débris d’astéroïde.
Les impacts d’astéroïdes ou de petits corps planétaires constituent un processus très courant dans le Système solaire ; la plupart des lunes et des planètes comportent de nombreux cratères qui en témoignent. Si ces impacts peuvent provoquer des extinctions de masse (comme celui de Chicxulub, à l’origine de l’extinction des dinosaures à la fin du Crétacé), ils peuvent aussi favoriser l’émergence de conditions propices à la vie, en apportant par exemple des composés essentiels ou en générant des systèmes hydrothermaux potentiellement habitables.
Les impacts d’astéroïdes peuvent également projeter et transporter des matériaux entre les planètes : des météorites martiennes ont ainsi été retrouvées sur Terre. Des chercheurs ont alors émis l’hypothèse que, si ce processus permet un transfert interplanétaire de matière, il pourrait aussi rendre possible celui de microorganismes.
Selon cette hypothèse, dite de lithopanspermie, ces microorganismes persisteraient à l’intérieur des débris éjectés lors des impacts et pourraient survivre au transport dans l’espace jusqu’à atteindre d’autres planètes. Les expériences menées jusqu’ici, souvent centrées sur des formes de vie largement répandues sur Terre, sont toutefois restées peu concluantes.
Une récente étude publiée dans la revue PNAS Nexus explore cette hypothèse en se concentrant sur des microorganismes extrémophiles, supposés mieux adaptés aux environnements hostiles. Elle vise à déterminer s’ils peuvent survivre aux chocs provoqués par les impacts, à leur éjection dans l’espace, ainsi qu’au transport interplanétaire.
« Les impacts génèrent des contraintes très élevées pendant de courtes périodes, entraînant des pressions extrêmes et des taux de charge élevés. Les micro-organismes peuvent-ils survivre à de telles conditions extrêmes ? », se sont interrogés les auteurs de l’étude.
Plus de la moitié des bactéries survivant à des pressions extrêmes
Afin d’examiner la manière dont des microorganismes extrémophiles réagiraient à un impact d’astéroïde, les chercheurs ont mis au point un protocole expérimental reproduisant des conditions de pression extrême comparables à celles d’un événement de cette ampleur.
Pour leur expérience, ils ont sélectionné Deinococcus radiodurans, une bactérie connue pour survivre dans des environnements extrêmes, dont certains déserts, et pour résister à des conditions parmi les plus extrêmes (températures glaciales, sécheresse, radiations intenses, hyperacidité…). Elle se distingue également par une structure cellulaire robuste et une forte capacité de réparation de l’ADN.
« Nous ne savons pas encore s’il existe de la vie sur Mars, mais si c’est le cas, elle aura probablement des capacités similaires », explique, dans un article de blog de l’université Johns Hopkins, KT Ramesh, ingénieur et co-auteur principal de l’étude, spécialiste du comportement des matériaux en conditions extrêmes.
Les chercheurs ont placé les microorganismes entre deux plaques métalliques puis les ont bombardés à l’aide d’un canon à gaz capable de projeter des projectiles jusqu’à 480 km/h, générant des pressions comprises entre 1 et 3 gigapascals. À titre de comparaison, la pression au fond de la fosse des Mariannes — le point le plus profond des océans — est d’environ un dixième de gigapascal.
Après des tirs répétitifs à haute pression, leur taux de survie a été évalué et le matériel génétique des survivants séquencé afin de comprendre leur réponse aux impacts simulés. Résultat : la quasi-totalité des bactéries ont survécu à 1,4 gigapascal, tandis que 60 % ont survécu à 2,4 gigapascals.
Leur membrane ne présentait aucun dommage à basse pression et ne montrait des ruptures et des lésions internes qu’à des niveaux très élevés. « Nous pensions qu’il serait mort à cette première pression », indique Lily Zhao, doctorante à l’université Johns Hopkins et auteure principale de l’étude. « Nous avons alors accéléré le rythme des tirs. Nous avons essayé de le tuer, mais c’était extrêmement difficile », ajoute-t-elle.
Selon les chercheurs, les fragments éjectés de planètes comme Mars à la suite d’un impact peuvent subir des pressions atteignant 5 gigapascals, voire davantage. Dans leurs simulations, D. radiodurans a supporté jusqu’à 3 gigapascals, soit un niveau bien plus élevé qu’on ne le pensait. La structure en acier qui maintenait les plaques de pression s’est même effondrée avant que les bactéries ne soient totalement éliminées.
Le séquençage de l’ARN des bactéries survivantes a montré que leurs niveaux de stress augmentaient à mesure que la pression augmentait, sans que leur taux de survie ne chute drastiquement.
Des implications pour l’origine de la vie sur Terre ?
Ces résultats pourraient éclairer la compréhension de l’apparition et de l’évolution de la vie sur Terre. « Nous avons démontré qu’il est possible pour la vie de survivre à des impacts et des éjections de grande ampleur. Cela signifie que la vie peut potentiellement se déplacer entre les planètes. Et si nous étions des Martiens ? », avance Zhao.
La question d’une contamination interplanétaire se pose également, notamment à l’approche des missions habitées vers Mars. Des protocoles stricts encadrent déjà l’envoi d’engins spatiaux afin de limiter toute contamination d’origine terrestre. Inversement, les matériaux extraterrestres font eux aussi l’objet de contrôles rigoureux.
Les résultats suggèrent toutefois que ces protocoles standards pourraient être insuffisants pour écarter les risques de contamination par des organismes extrémophiles. Par ailleurs, des matériaux martiens pourraient atteindre d’autres corps célestes, comme ses lunes, qui ne font actuellement l’objet d’aucune restriction particulière.
En particulier, Phobos, l’une des lunes de la planète rouge, orbite à une distance si faible que des débris planétaires y parviendraient facilement et seraient probablement exposés à des conditions bien plus clémentes que celles nécessaires pour atteindre la Terre. « Il nous faudra peut-être faire très attention aux planètes que nous visitons », estime Ramesh.
La prochaine étape consistera à déterminer si des impacts répétés peuvent favoriser l’émergence de bactéries encore plus résistantes et si les extrémophiles comme D. radiodurans peuvent s’adapter à ce type de stress extrême. L’équipe prévoit également d’évaluer la capacité d’autres organismes, notamment des champignons, à survivre dans de telles conditions.