Première preuve directe de la présence de phosphore – un élément clé de la vie – sur un monde océanique extraterrestre

Qu\'avez vous pensé de cet article ?

Coupe de l'intérieur d'Encelade

Une vue d’artiste d’Encelade, lune de Saturne, montre l’activité hydrothermale sur le plancher océanique et les fissures dans la croûte glacée de la lune qui permettent l’éjection dans l’espace de matériaux provenant de l’intérieur aqueux de la lune. Ces particules éjectées, indices de l’existence d’un océan souterrain, ont été analysées par les instruments embarqués à bord de la mission spatiale Cassini. Une nouvelle analyse révèle la présence de phosphates, un élément essentiel à la vie telle que nous la connaissons. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Encelade, la lune de Saturne, contient des phosphates, un élément essentiel à la vie, à des niveaux nettement supérieurs à ceux des océans terrestres, ce qui laisse supposer une habitabilité potentielle, selon une étude utilisant les données de la mission Cassini de la NASA.

Une équipe internationale comprenant un scientifique de l’Université de Washington a découvert que l’eau sur l’une des lunes de Saturne contient des phosphates, un élément essentiel à la vie. L’équipe dirigée par la Freie Universität Berlin a utilisé les données de la mission spatiale Cassini de la NASA pour détecter des phosphates dans les particules éjectées de l’océan global recouvert de glace d’Encelade, une lune de Saturne.

Le phosphore, sous forme de phosphates, est indispensable à toute vie sur Terre. Il forme l’épine dorsale de l’ADN et fait partie des membranes cellulaires et des os. La nouvelle étude, publiée récemment dans la revue Nature, est la première à faire état de preuves directes de la présence de phosphore sur un monde océanique extraterrestre.

L’équipe a constaté que le phosphate est présent dans l’océan d’Encelade à des niveaux au moins 100 fois plus élevés – et peut-être mille fois plus élevés – que dans les océans de la Terre.

« En déterminant des concentrations de phosphate aussi élevées dans l’océan d’Encelade, nous avons satisfait à ce qui est généralement considéré comme l’une des exigences les plus strictes pour déterminer si les corps célestes sont habitables », a déclaré le troisième auteur, Fabian Klenner, chercheur postdoctoral en sciences de la Terre et de l’espace à l’Université de Washington. Alors qu’il était à la Freie Universität Berlin, Klenner a réalisé des expériences qui ont révélé les fortes concentrations de phosphate présentes dans l’océan d’Encelade.

L’une des découvertes les plus importantes de ces 25 dernières années dans le domaine des sciences planétaires est que les mondes dotés d’océans sous une couche superficielle de glace sont fréquents dans notre système solaire. Ces corps célestes recouverts de glace comprennent les lunes glacées de Jupiter et de Saturne – notamment Ganymède, Titan et Encelade – ainsi que des corps célestes encore plus éloignés, comme Pluton.

La mission Cassini de la NASA a exploré Saturne, ses anneaux et ses lunes de 2004 à 2017. Elle a d’abord découvert qu’Encelade abritait un océan aqueux recouvert de glace et a analysé les matériaux qui ont jailli des fissures dans la région du pôle sud de la lune.

La sonde était équipée d’un analyseur de poussières cosmiques qui a analysé les grains de glace émis par Encelade et a renvoyé ces mesures sur Terre. Pour déterminer la composition chimique des grains, Klenner a utilisé une installation spécialisée à Berlin qui reproduit les données générées par un grain de glace heurtant l’instrument. Il a essayé différentes compositions et concentrations chimiques pour ses échantillons afin de tenter de faire correspondre les signatures inconnues dans les observations du vaisseau spatial.

« J’ai préparé différentes solutions de phosphate, j’ai effectué les mesures et nous avons fait mouche. Cela correspondait parfaitement aux données de l’espace », a déclaré M. Klenner. « C’est la première fois que l’on trouve du phosphore sur un monde océanique extraterrestre.

Les planètes dotées d’océans de surface, comme la Terre, doivent se situer dans une fourchette étroite de distances par rapport à leur étoile hôte (dans ce que l’on appelle la « zone habitable ») pour maintenir des températures auxquelles l’eau ne s’évapore pas et ne gèle pas. Les mondes dotés d’un océan intérieur, comme Encelade, peuvent en revanche se situer à des distances beaucoup plus grandes, ce qui augmente considérablement le nombre de mondes habitables susceptibles d’exister dans la galaxie.

Dans des études antérieures, l’équipe de la Freie Universität Berlin a déterminé qu’Encelade abrite un « océan de soude », riche en carbonates dissous, qui contient également une grande variété de composés réactifs et parfois complexes contenant du carbone. L’équipe a également trouvé des indications d’environnements hydrothermaux sur le plancher océanique. La nouvelle étude montre maintenant les signatures indubitables des phosphates dissous.

« Les modèles géochimiques précédents étaient divisés sur la question de savoir si l’océan d’Encelade contenait des quantités significatives de phosphates », a déclaré l’auteur principal Frank Postberg de la Freie Universität Berlin. « Ces mesures ne laissent aucun doute sur la présence de quantités substantielles de cette substance essentielle dans l’eau de l’océan. »

Pour en savoir plus sur cette découverte :

Référence : « Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean » par Frank Postberg, Yasuhito Sekine, Fabian Klenner, Christopher R. Glein, Zenghui Zou, Bernd Abel, Kento Furuya, Jon K. Hillier, Nozair Khawaja, Sascha Kempf, Lenz Noelle, Takuya Saito, Juergen Schmidt, Takazo Shibuya, Ralf Srama et Shuya Tan, 14 juin 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05987-9

Afin d’étudier comment l’océan d’Encelade peut maintenir des concentrations aussi élevées de phosphate, les expériences géochimiques en laboratoire et la modélisation incluses dans le nouvel article ont été menées par une équipe japonaise dirigée par Yasuhito Sekine, deuxième auteur, à l’Institut de technologie de Tokyo, et par une équipe américaine dirigée par Christopher Glein, quatrième auteur, au Southwest Research Institute de San Antonio, au Texas. Les autres auteurs sont originaires d’Allemagne, des États-Unis, du Japon et de Finlande.