Les scientifiques utilisant les données du rover Curiosity de la NASA ont mesuré pour la première fois le carbone organique total – un composant clé des molécules de la vie – dans les roches martiennes.
« Le carbone organique total est l’une des mesures [or indices] qui nous aident à comprendre la quantité de matière disponible comme matière première pour la chimie prébiotique et potentiellement la biologie », a déclaré Jennifer Stern du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Nous avons trouvé au moins 200 à 273 parties par million de carbone organique. C’est comparable ou même plus que la quantité trouvée dans les roches dans des endroits à très faible durée de vie sur Terre, comme certaines parties du désert d’Atacama en Amérique du Sud, et plus que ce qui a été détecté dans les météorites de Mars. »
Le carbone organique est du carbone lié à un atome d’hydrogène. C’est la base des molécules organiques, qui sont créées et utilisées par toutes les formes de vie connues. Cependant, le carbone organique sur Mars ne prouve pas l’existence de la vie là-bas car il peut également provenir de sources non vivantes, telles que des météorites et des volcans, ou être formé sur place par des réactions de surface. Du carbone organique a déjà été trouvé sur Mars, mais des mesures antérieures ne produisaient que des informations sur des composés particuliers ou représentaient des mesures ne capturant qu’une partie du carbone dans les roches. La nouvelle mesure donne la quantité totale de carbone organique dans ces roches.
Bien que la surface de Mars soit désormais inhospitalière pour la vie, il y a des preuves qu’il y a des milliards d’années, le climat était plus semblable à celui de la Terre, avec une atmosphère plus épaisse et de l’eau liquide qui coulait dans les rivières et les mers. Étant donné que l’eau liquide est nécessaire à la vie telle que nous la comprenons, les scientifiques pensent que la vie martienne, si elle avait jamais évolué, aurait pu être soutenue par des ingrédients clés tels que le carbone organique, s’il était présent en quantité suffisante.
Ces trois films sont réalisés par le rover Curiosity Mars de la NASA : 1) Le rover Curiosity Mars de la NASA a utilisé l’une de ses caméras d’évitement des risques (Hazcams) pour capturer cette rafale de vent poussiéreuse soufflant au-dessus de la tête le 18 mars 2022, le 3 418e jour martien, ou sol , de la mission. 2) Des nuages peuvent être vus dériver dans le ciel martien dans un film de 8 images réalisé à l’aide d’images d’une caméra de navigation à bord du rover Curiosity de la NASA. 3) Une deuxième vidéo de 8 images, prise avec la même caméra de navigation. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Université York
Curiosity fait progresser le domaine de l’astrobiologie en étudiant l’habitabilité de Mars, en étudiant son climat et sa géologie. Le rover a foré des échantillons de roches de mudstone vieilles de 3,5 milliards d’années dans la formation de la baie de Yellowknife du cratère Gale, le site d’un ancien lac sur Mars. Le mudstone du cratère Gale s’est formé sous forme de sédiments très fins (résultant de l’altération physique et chimique des roches volcaniques) dans l’eau déposée au fond d’un lac et a été enterré. Le carbone organique faisait partie de ce matériau et a été incorporé dans le mudstone. Outre l’eau liquide et le carbone organique, le cratère Gale présentait d’autres conditions propices à la vie, telles que des sources d’énergie chimiques, une faible acidité et d’autres éléments essentiels à la biologie, tels que l’oxygène, l’azote et le soufre. « Fondamentalement, cet endroit aurait offert un environnement habitable pour la vie, s’il avait jamais été présent », a déclaré Stern, auteur principal d’un article sur cette recherche publié le 27 juin dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Pour effectuer la mesure, Curiosity a livré l’échantillon à son instrument d’analyse d’échantillons sur Mars (SAM), où un four a chauffé la poudre de roche à des températures progressivement plus élevées. Cette expérience a utilisé de l’oxygène et de la chaleur pour convertir le carbone organique en dioxyde de carbone (CO2), dont la quantité est mesurée pour obtenir la quantité de carbone organique dans les roches. L’ajout d’oxygène et de chaleur permet aux molécules de carbone de se séparer et de faire réagir le carbone avec l’oxygène pour produire du CO2. Une partie du carbone est enfermée dans les minéraux, de sorte que le four chauffe l’échantillon à des températures très élevées pour décomposer ces minéraux et libérer le carbone pour le convertir en CO2. L’expérience a été réalisée en 2014 mais a nécessité des années d’analyse pour comprendre les données et mettre les résultats dans le contexte des autres découvertes de la mission à Gale Crater. L’expérience gourmande en ressources n’a été réalisée qu’une seule fois au cours des 10 années passées par Curiosity sur Mars.
Ce processus a également permis à SAM de mesurer les rapports isotopiques du carbone, ce qui aide à comprendre la source du carbone. Les isotopes sont des versions d’un élément avec des poids (masses) légèrement différents en raison de la présence d’un ou plusieurs neutrons supplémentaires au centre (noyau) de leurs atomes. Par exemple, le carbone 12 a six neutrons tandis que le carbone 13 plus lourd a sept neutrons. Étant donné que les isotopes plus lourds ont tendance à réagir un peu plus lentement que les isotopes plus légers, le carbone de la vie est plus riche en carbone 12. « Dans ce cas, la composition isotopique ne peut vraiment nous dire quelle partie du carbone total est du carbone organique et quelle partie est du carbone minéral », a déclaré Stern. « Bien que la biologie ne puisse pas être complètement exclue, les isotopes ne peuvent pas non plus vraiment être utilisés pour soutenir une origine biologique pour ce carbone, car la gamme chevauche le carbone igné (volcanique) et la matière organique météoritique, qui sont les plus susceptibles d’être la source de ce carbone. Carbone organique. »
Jennifer C. Stern et al, Concentrations de carbone organique dans les mudstones lacustres de Mars vieux de 3,5 milliards d’années, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2201139119