La lune glacée de Saturne pourrait contenir les éléments constitutifs de la vie

Alors que la technologie et la recherche en astrophysique continuent de progresser, une question persiste : existe-t-il de la vie ailleurs dans l’univers ? La Voie lactée compte à elle seule des centaines de milliards de corps célestes, mais les scientifiques recherchent souvent trois éléments cruciaux dans leur recherche continue : l'eau, l'énergie et la matière organique. Les preuves indiquent qu'Encelade, la lune glacée de Saturne, est un « monde océanique » qui contient les trois, ce qui en fait une cible privilégiée dans la recherche de la vie.

Au cours de sa mission de 20 ans, la sonde spatiale Cassini de la NASA a découvert que des panaches de glace jaillissaient de la surface d'Encelade à environ 800 miles par heure (400 m/s). Ces panaches offrent une excellente opportunité de collecter des échantillons et d'étudier la composition des océans d'Encelade et leur habitabilité potentielle. Cependant, jusqu’à présent, on ne savait pas si la vitesse des panaches fragmenterait les composés organiques contenus dans les grains de glace, dégradant ainsi les échantillons.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont démontré en laboratoire des preuves sans ambiguïté selon lesquelles les acides aminés transportés dans ces panaches de glace peuvent survivre à des vitesses d'impact allant jusqu'à 4,2 km/s, ce qui conforte leur détection lors de l'échantillonnage par vaisseau spatial. Leurs conclusions apparaissent dans Les actes de l'Académie nationale des sciences.

À partir de 2012, le professeur distingué de chimie et de biochimie de l'UC San Diego, Robert Continetti, et ses collègues ont construit sur mesure un spectromètre d'impact d'aérosol unique conçu pour étudier la dynamique de collision d'aérosols et de particules uniques à des vitesses élevées. Bien qu’elle n’ait pas été conçue spécifiquement pour étudier les impacts des grains de glace, elle s’est avérée être exactement la machine idéale pour le faire.

“Cet appareil est le seul de son genre au monde à pouvoir sélectionner des particules uniques et les accélérer ou décélérer jusqu'à des vitesses finales choisies”, a déclaré Continetti. “De plusieurs microns de diamètre à des centaines de nanomètres, dans une variété de matériaux, nous sommes en mesure d'examiner le comportement des particules, comme la manière dont elles se dispersent ou dont leurs structures changent lors de l'impact.”

En 2024, la NASA lancera l'Europa Clipper, qui se rendra à Jupiter. Europe, l'une des plus grandes lunes de Jupiter, est un autre monde océanique et possède une composition glacée similaire à celle d'Encelade. On espère que Clipper ou toute autre sonde future vers Saturne sera capable d'identifier une série spécifique de molécules dans les grains de glace qui pourraient indiquer si la vie existe dans les océans souterrains de ces lunes, mais les molécules doivent survivre à leur éjection rapide. de la lune et collecte par la sonde.

Bien que des recherches aient été menées sur la structure de certaines molécules présentes dans les particules de glace, l'équipe de Continetti est la première à mesurer ce qui se passe lorsqu'un seul grain de glace heurte une surface.

Pour mener l'expérience, des grains de glace ont été créés à l'aide d'une ionisation par électrospray, où l'eau est poussée à travers une aiguille maintenue à haute tension, induisant une charge qui brise l'eau en gouttelettes de plus en plus petites. Les gouttelettes ont ensuite été injectées sous vide, où elles gèlent.

L’équipe a mesuré leur masse et leur charge, puis a utilisé des détecteurs de charge d’image pour observer les grains alors qu’ils volaient à travers le spectromètre. Un élément clé de l’expérience consistait à installer un détecteur d’ions à plaque à microcanaux pour chronométrer avec précision le moment de l’impact à la nanoseconde près.

Les résultats ont montré que les acides aminés, souvent appelés éléments constitutifs de la vie, peuvent être détectés avec une fragmentation limitée jusqu'à des vitesses d'impact de 4,2 km/s.

“Pour avoir une idée du type de vie qui pourrait être possible dans le système solaire, vous voulez savoir qu'il n'y a pas eu beaucoup de fragmentation moléculaire dans les grains de glace échantillonnés, afin que vous puissiez obtenir l'empreinte digitale de tout ce qui fait c'est une forme de vie autonome”, a déclaré Continetti. “Notre travail montre que cela est possible avec les panaches de glace d'Encelade.”

Les recherches de Continetti soulèvent également des questions intéressantes pour la chimie elle-même, notamment la manière dont le sel affecte la détectabilité de certains acides aminés. On pense qu’Encelade contient de vastes océans salés, plus nombreux que ce qu’il y a sur Terre. Étant donné que le sel modifie les propriétés de l'eau en tant que solvant ainsi que la solubilité de différentes molécules, cela pourrait signifier que certaines molécules se regroupent à la surface des grains de glace, ce qui les rend plus susceptibles d'être détectées.

“Les implications que cela a pour détecter la vie ailleurs dans le système solaire sans missions à la surface de ces lunes océaniques sont très intéressantes, mais notre travail va au-delà des biosignatures dans les grains de glace”, a déclaré Continetti. “Cela a également des implications pour la chimie fondamentale. Nous sommes enthousiasmés par la perspective de suivre les traces de Harold Urey et Stanley Miller, professeurs fondateurs de l'UC San Diego, en étudiant la formation des éléments constitutifs de la vie à partir de réactions chimiques activées. par l'impact des grains de glace.”