Découverte sur Mars d’un paysage propice à l’apparition de la vie

Depuis le milieu des années 80, les biochimistes reconnaissent que l’ARN était essentiel sur le chemin de la vie. L’ARN était une molécule autocatalytique original, porteur d’informations génétiques, doté de fonctions enzymatiques. Dans une étape ultérieure, les protéines les plus abondantes ont supplanté la fonction enzymatique de l’ARN, et l’ADN beaucoup plus stable a remplacé l’ARN en tant que support de l’information génétique.

Mais comment le début a-t-il été possible ? Comment accéder à l’ARN d’origine ? Pour accéder au monde de l’ARN, qui est une molécule complexe, il fallait construire une séquence polymérique de ribonucléotides, chacune de ces séquences devait être constituée d’un groupement phosphate, d’un sucre (ribose) et d’une base azotée (adénine, par exemple). .

L’apparition de formes de vie primitives, telles qu’elles sont actuellement conçues par les scientifiques, nécessite des conditions environnementales favorables pour que l’ensemble du processus décrit se produise, c’est-à-dire l’arrangement spontané de molécules organiques simples en molécules organiques plus complexes.

Structures d’il y a 3,7 milliards d’années

L’article que nous avons publié dans Nature est basé sur l’étude d’observations de la rover Curiosity, qui explore les pentes du mont Sharp, à l’intérieur du cratère Gale, depuis 2012. Curiosity est équipé d’instruments d’analyse du paysage, de la chimie et de la minéralogie des roches.

Au cours des jours martiens 3154 à 3156 juin 2021, nous avons découvert des structures inhabituelles dans les images Curiosity : des fissures de surface provenant d’anciennes couches sédimentaires d’il y a environ 3,7 milliards d’années.

Ces structures géologiques sont les rides rectilignes qui apparaissent en relief sur quelques centimètres de haut à la surface supérieure des strates sédimentaires.

Vues de dessus, ces ondulations sont contiguës et ont une géométrie parfaitement polygonale. Dans le détail, elles sont formées par un alignement de petits nodules, plus ou moins collés les uns aux autres, de roches majoritairement sulfatées. Un nodule est une petite boule qui apparaît en relief dans et à la surface des strates.

Ces structures polygonales représentent essentiellement des fissures de dessiccation, des structures très familières aux géologues, semblables à celles que tout le monde a observées dans une mare de boue séchée.

L’eau initialement contenue dans les sédiments s’évapore sous l’effet du vent et de la chaleur. Les sédiments se déshydratent et se contractent alors, créant un système de fissures de dessiccation qui forment des polygones contigus.

Las fissures de dessiccation fossile ont déjà été documentés à la surface de Mars. Mais ceux découverts ici sont clairement différents en raison de trois détails particuliers :

• Le motif polygonal est en forme de Y, formant des hexagones contigus, avec des angles proches de 120 ⁰ aux points de jonction des fentes.

• Les fissures de retrait sont remplies de minéraux sulfatés (sulfate de calcium et de magnésium)

• Ces motifs polygonaux peuvent être observés de manière récurrente sur une épaisseur totale de 18 mètres dans la colonne sédimentaire.

Nombreux cycles humide-sec

Selon plusieurs études expérimentales Réalisé dans des laboratoires terrestres sur des dépôts de vase, ce schéma en forme de Y de jonctions lacunaires est caractéristique des cycles répétés d’assèchement et d’humidification du sédiment.

Lorsque le sédiment sèche pour la première fois, les fissures de retrait forment un motif en forme de T, avec des angles d’environ 90° aux points de jonction. Au fur et à mesure que les cycles expérimentaux humides-secs progressent, les fissures s’ouvrent, montrant des angles Y typiques de 120 ° à la fin du dixième cycle sec-humide.

Les sulfates sont des roches sédimentaires dites évaporitiques, c’est-à-dire celles qui sur Terre se forment par cristallisation de sels dissous dans les lacs et les mers côtières. Leur présence dans les fissures de retrait soutient l’interprétation de ces fissures comme des fissures de dessiccation. Les nodules contenant les sulfates sont très irréguliers en morphologie et en composition chimique, ce qui suggère également plusieurs phases de précipitation partielle (dessiccation) – dissolution (mouillage) des nodules.

Le fait que ces motifs polygonaux se retrouvent de manière répétée sur une épaisseur de 18 mètres indique que ce milieu ancien, soumis à des cycles climatiques saisonniers d’humidification et d’assèchement, l’est resté pendant plusieurs centaines de milliers d’années.

Le sens ultime de la découverte

Ces cycles climatiques saisonniers d’humidification et d’assèchement ont potentiellement permis aux molécules simples contenues dans ces sédiments d’interagir à différentes concentrations en milieu salin, et ce de manière répétée et durable.

Ce potentiel de polymérisation de molécules simples revêt une importance particulière puisque ces sédiments contiennent des minéraux argileux de la famille des smectites et une quantité importante de matière organique.

Les smectites, appelées « argiles gonflables », a été montré expérimentalement Ils ont la capacité d’adsorber et de concentrer les nucléotides entre leurs couches.

L’instrument SAM (Sample at Mars) du rover Curiosity a également révélé la présence dans ces strates de composés organiques simples tels que les chlorobenzènes, les toluènes et divers alcanes. Ces composés sont probablement d’origine météoritique, et leur quantité résiduelle peut atteindre environ 500 grammes par mètre de sédiment. Par conséquent, ces molécules auraient pu servir de certains des éléments constitutifs de molécules plus complexes telles que l’ARN.

En résumé, nous déduisons de nos observations et mesures sur Mars, et de divers concepts et expériences sur Terre, que le bassin évaporitique de Gale a fourni un environnement très favorable et durable pour le développement de ce processus de polymérisation de molécules organiques simples en molécules organiques. molécules complexes nécessaires à l’apparition de la vie.

Enfin, on sait que les structures étudiées ici se situent dans une unité géologique de transition verticale d’une formation plus ancienne riche en argiles à une formation plus récente riche en sulfates, et que cette même transition a été détectée orbitalement dans de nombreux cratères et plaines sur Mars . .

Ainsi, la probabilité que des précurseurs moléculaires biotiques se soient formés et fossilisés à la surface de Mars il y a quelque 3,7 milliards d’années, pendant l’Hespérien, n’est plus négligeable.

Vers un retour des échantillons martiens ?

Le paradigme actuel de la vie terrestre est celui d’une apparition dans le Hadeicola période initiale entre la formation de la Terre il y a environ 4,6 milliards d’années (Ga) par l’accrétion de météorites primitives et environ 4,0 – 3,8 Ga.

Mais la seule et la plus ancienne preuve d’un processus biologique hadéen possible est un graphite (carbone) incrusté dans un minéral de zircon daté de 4,1 Ga, ou un schiste noir métamorphisé daté de 3,8 à 3,7 Ga. De plus, il n’y a actuellement qu’une infime proportion de représentants rocheux à la surface de la terre en raison de la tectonique des plaques, et en tout cas aucune roche sédimentaire intacte et non métamorphosée. Cela rend a priori inutile la recherche de la vie terrestre primitive sous nos pieds.

Actualités liées

Contrairement à la surface de la Terre, la surface de Mars n’est pas renouvelée ou transformée par la tectonique des plaques. Ainsi, la surface martienne a conservé des roches très anciennes presque intactes, y compris celles formées dans un environnement et un climat propices à la construction spontanée de précurseurs moléculaires biotiques. Ainsi, s’il paraît peu probable que la vie ait évolué aussi férocement sur Mars que sur Terre (les milieux favorables à l’émergence de la vie dans l’Hespérien ont été suivis par les milieux froids et arides de l’Amazonie), il semble désormais possible et pertinent de explorer l’origine de la vie là-bas, et rechercher des composés précurseurs biotiques grâce à des échantillons prélevés dans le futur par des robots ou des astronautes sur des sites que transite Curiosity, des sites martiens.

Notre découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l’investigation de l’origine de la vie, même (surtout) sur d’autres planètes que la nôtre. Cela peut également nous amener à reconsidérer les principaux objectifs des missions d’exploration de Mars et, en particulier, le retour d’échantillons.