Encelade possède toutes les matières premières nécessaires à la vie, selon des chercheurs

Encelade, la lune océanique de Saturne, attire de plus en plus l'attention dans le cadre de la recherche de la vie dans notre système solaire. La plupart des connaissances sur Encelade et son océan glacé proviennent de la mission Cassini. Cassini a terminé son exploration du système de Saturne en 2017, mais les scientifiques continuent d'étudier ses données. 

De nouvelles recherches basées sur les données de Cassini renforcent l'idée qu'Encelade possède les produits chimiques nécessaires à la vie.

Au cours de sa mission, Cassini a découvert des panaches d'eau ressemblant à des geysers qui jaillissaient de l'enveloppe glacée d'Encelade. En 2008, Cassini a effectué un survol rapproché et a analysé les panaches à l'aide de son analyseur de poussières cosmiques (CDA). Le CDA a montré que l'eau des panaches contenait un mélange surprenant de substances volatiles, notamment du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et du monoxyde de carbone. Il a également trouvé des traces d'azote moléculaire, d'hydrocarbures simples et de produits chimiques organiques complexes.

Mais les données de Cassini sont toujours en cours d'analyse, même six ans après l'achèvement de sa mission et sa destruction dans l'atmosphère de Saturne. Un nouvel article publié sur bioRxiv et intitulé « Observations of Elemental Composition of Enceladus Consistent with Generalized Models of Theoretical Ecosystems » (Observations de la composition élémentaire d'Encelade compatibles avec les modèles généralisés des écosystèmes théoriques) présente de nouvelles découvertes. L'auteur principal est Daniel Muratore, post-doctorant à l'Institut Santa Fe.

Les travaux portent sur la découverte d'ammoniac et de phosphore inorganique dans l'océan d'Encelade. Les chercheurs ont utilisé la théorie et la modélisation écologique et métabolique pour comprendre comment ces produits chimiques pourraient rendre Encelade propice à la vie. « Outre la spéculation sur les concentrations seuils de composés bioactifs pour soutenir les écosystèmes, la théorie métabolique et écologique peut fournir une lentille d'interprétation puissante pour évaluer si les environnements extraterrestres sont compatibles avec les écosystèmes vivants », expliquent les auteurs.

Le rapport de Redfield est un élément essentiel de la théorie écologique. Il doit son nom à l'océanographe américain Alfred Redfield. En 1934, Redfield a publié des résultats montrant que le rapport entre le carbone, l'azote et le phosphore (C:N:P) était remarquablement constant dans la biomasse océanique, à savoir 106:16:1. D'autres chercheurs ont constaté que ce rapport variait légèrement en fonction de la zone et des espèces de phytoplancton présentes. Des travaux plus récents ont affiné le rapport à 166:22:1.

Les chiffres exacts ne sont pas nécessairement le point critique. C'est la conclusion de Redfield qui est essentielle. Le rapport de Redfield montre une unité remarquable entre la chimie des organismes vivants dans les profondeurs de l'océan et l'océan lui-même. Il a proposé qu'il existe un équilibre entre l'eau de mer et les nutriments du plancton, basé sur la rétroaction biotique. Il a décrit un cadre chimique pour les nutriments et la vie simple.

« Quelle que soit son explication, la correspondance entre les quantités d'azote et de phosphore biologiquement disponibles dans la mer et les proportions dans lesquelles elles sont utilisées par le plancton est un phénomène du plus grand intérêt », a déclaré Redfield dans la conclusion de son article.

Quel est donc le lien entre la découverte d'ammoniac et de phosphore dans l'océan d'Encelade, le rapport de Redfield et le potentiel biologique d'Encelade ?

Le rapport de Redfield est très répandu dans l'arbre de la vie sur Terre. « En raison de cette omniprésence apparente, le rapport Redfield a été considéré comme une signature cible pour la détection de la vie astrobiologique, en particulier sur des mondes océaniques tels qu'Europe et Encelade », écrivent les auteurs du nouvel article. En ce qui concerne la vie, nous ne disposons que de la Terre. Il est donc logique d'utiliser les aspects fondamentaux de la chimie de la vie ici sur Terre comme une lentille à travers laquelle examiner d'autres mondes susceptibles d'abriter la vie.

L'analyse des données de Cassini concernant les panaches d'Encelade montre un niveau élevé de phosphate inorganique dans l'océan. D'autres simulations géochimiques basées sur les résultats de Cassini indiquent la même chose. « Ces rapports sur le phosphore font suite à des travaux antérieurs identifiant de nombreux éléments constitutifs de la vie terrestre (C, N, H, O) dans le panache d'Encelade », expliquent les auteurs. D'autres analyses encore suggèrent que l'océan contient de nombreux produits chimiques communs aux organismes vivants, tels que des précurseurs d'acides aminés, de l'ammonium et des hydrocarbures.

 La chimie de l'océan d'Encelade est donc très riche et de nombreux produits chimiques reflètent la composition chimique de la vie. En particulier, une hypothèse émerge selon laquelle Encelade pourrait favoriser la méthanogénèse. Les archées terrestres effectuent la méthanogénèse dans un large éventail de conditions environnementales différentes sur Terre, et ce depuis plus de trois milliards d'années, ce qui prouve leur capacité de survie. La modélisation biochimique suggère que les méthanogènes terrestres sont compatibles avec l'océan d'Encelade.

Les chercheurs ont développé un nouveau modèle plus détaillé pour les méthanogènes sur Encelade afin de déterminer s'ils pouvaient y survivre et s'y développer. Leur modèle s'appuie fortement sur le rapport de Redfield. Ils ont découvert que, bien que le phosphore soit présent en grandes quantités dans l'océan lunaire, le rapport global « peut être limitant pour des cellules semblables à celles de la Terre ».

« Des stocks élevés de ces nutriments pourraient correspondre à une réduction incomplète due à une biosphère de petite taille ou métaboliquement lente, à une biosphère dont l'origine de la vie est récente », ou à d'autres raisons susceptibles de provoquer un déséquilibre.

Quelles sont donc les perspectives de vie sur Encelade ?

Nous n'en sommes qu'au début de la science des biosignatures. Nous pouvons identifier des substances chimiques individuelles, mais à cette grande distance, nous ne pouvons pas mesurer avec précision la chimie globale d'Encelade. Les nouvelles recherches sur les biosignatures, dont le présent article, visent à déterminer comment les processus biologiques réorganisent les éléments chimiques de manière révélatrice. En examinant des écosystèmes entiers, comme l'a fait Redfield, les scientifiques pourraient découvrir de nouvelles biosignatures moins ambiguës.

Si nous y parvenons, nous pourrions découvrir que des formes de vie non terrestres réorganisent les éléments chimiques de manière totalement différente.

Cette recherche s'inscrit dans le cadre d'un nouvel effort visant à détecter plus que des biosignatures chimiques individuelles, dont certaines peuvent être des faux positifs. Le méthane, par exemple, peut être une biosignature mais peut également être produit de manière abiotique. Il en existe d'autres, comme la phosphine récemment découverte sur Vénus.

L'étape suivante consiste à comprendre les écosystèmes dans leur ensemble. Il y a un nombre impressionnant de facteurs à prendre en compte. La taille des cellules, la disponibilité des nutriments, les radiations, la salinité, la température. Et ainsi de suite. Mais pour comprendre l'environnement chimique global d'Encelade, d'Europe ou d'ailleurs, nous avons besoin de données plus détaillées.

Heureusement, la science des instruments ne cesse de s'améliorer et les prochaines missions vers Europe commenceront à brosser un tableau plus complet. Selon les auteurs, la prochaine étape nécessitera des données plus complètes et une approche plus générale. 

« Nous suggérons deux priorités pour la poursuite de la recherche astrobiologique afin de mieux comprendre les implications de ces conclusions », écrivent-ils. « Tout d'abord, nous nous faisons l'écho d'appels précédents dans la littérature astrobiologique pour explorer des notions plus générales de métabolisme et de physiologie. Ils suggèrent également que la recherche de parallèles directs avec la vie terrestre sous la forme de biochimie n'est peut-être pas la meilleure stratégie pour rechercher la vie sur Encelade.

« Deuxièmement, nous recommandons d'élargir le champ d'application des environnements analogues à la Terre pour y inclure ceux qui présentent des ratios d'approvisionnement en ressources extrêmes reflétant ceux suggérés pour Encelade », expliquent-ils.

Notre compréhension de l'habitabilité évolue progressivement, comme le montre clairement cette étude. Il n'y aura probablement pas de moment de révélation où nous comprendrons tout d'un coup.

La nature a créé une grande variété de mondes, chacun avec sa propre chimie. Si l'utilisation d'outils tels que le rapport de Redfield comme lentille permet d'observer ces mondes dans toute leur splendeur unique, il ne faut pas pour autant avoir une vision étroite.

Si la plupart des idées que nous nous faisons de la vie sur d'autres mondes sont fantaisistes et improbables, la vie aurait pu trouver une autre voie sur Encelade. La vie pourrait exister de différentes manières et réorganiser les environnements chimiques.

Source : phys.org