Regarder à l'intérieur de la Terre pour la vie sur Mars

C'est votre saga de spéléologie typique : vous vous tortillez dans des tunnels d'un diamètre pas plus large qu'une pastèque, puis descendez en rappel au bord d'une falaise de 200 pieds dans un vide si noir que vous ne pouvez même pas voir vos pieds, sans parler du fond en supposant là-bas est un fond. Si vous survivez à cette épreuve, vous devrez toujours négocier la pente glissante de la Freakout Traverse ou la redoutable crevasse connue sous le nom de Great White Rift. Une visite souterraine à travers la grotte de Lechuguilla au Nouveau-Mexique pourrait également inclure d'autres points forts et points faibles: Misery Hole, Death Pit et l'univers parallèle.

Certains explorateurs aiment le frisson de sonder une nature sauvage souterraine inexplorée. D'autres trouvent du réconfort dans le calme et l'obscurité de la grotte la plus profonde d'Amérique, qui s'étend à plus de 1 500 pieds sous la surface. Ensuite, il y a ceux qui viennent chercher la vie sur Mars.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 1997

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Vie sur Mars? En effet, alors que les scientifiques explorent la planète rouge via Mars Pathfinder et une série de missions ultérieures de la NASA prévues au cours de la prochaine décennie, d'autres chercheurs étudient les formes de vie microbiennes qui habitent cette vaste grotte du parc national de Carlsbad Caverns, évaluant la possibilité que des créatures analogues se cachent. sous la surface martienne. Ce travail a été soutenu par le programme d'exobiologie de la NASA à partir d'un budget destiné à l'étude des analogues terrestres d'autres planètes. Nous reconsidérons l'environnement du sous-sol sur Mars en partie parce que le sous-sol sur Terre s'avère très riche, explique Penny Boston, biologiste et consultante de la NASA à Complex Systems Research à Boulder, Colorado. En fait, les scientifiques trouvent des micro-organismes presque partout. ils regardent près des évents au fond de l'océan profond, à l'intérieur des roches antarctiques et sur des sites de forage pétrolier et gazier, à des milliers de pieds sous terre.

La prémisse de base de l'analogie avec la vie sur Mars est la suivante : il y a environ trois à quatre milliards d'années, Mars était un endroit plus chaud et plus humide en raison, en partie, d'une épaisse atmosphère de dioxyde de carbone qui réchauffait la planète par effet de serre. Finalement, ce dioxyde de carbone s'est combiné avec de l'eau pour former de l'acide carbonique qui, à son tour, a réagi avec les roches à la surface pour créer des carbonates tels que le calcaire et la dolomie. Ce processus a épuisé le dioxyde de carbone dans l'atmosphère, laissant la surface gelée et inhospitalière, sans eau liquide nulle part. Maintenant, nous disons que si la vie n'a pas pu survivre à la surface, elle s'est peut-être déplacée sous terre, explique Christopher McKay, un scientifique planétaire au laboratoire Ames de la NASA qui a accompagné Boston et d'autres lors de plusieurs expéditions Lechuguilla.

La fosse d'entrée de la grotte de Lechuguilla a été découverte en 1914. Mais ce n'est que dans les années 1950 que les enquêteurs ont commencé à soupçonner qu'il pourrait y avoir une caverne quelque part sous le tas de gravats au fond de cette fosse. Une fois que le mur de décombres a finalement été percé en 1986, des spéléologues intrépides ont creusé un tunnel et ont commencé à tracer plus de 90 miles de passages. L'étendue complète de Lechuguilla n'est pas encore connue, mais Dale Pate du National Park Service à Carlsbad, N. Mex., est convaincu qu'il y a beaucoup plus de grottes que nous ne le savons, peut-être 1 000 ou 2 000 milles.

Certains l'appellent la plus belle grotte du monde, avec des couleurs brillantes, des piscines immaculées et des formations minérales spectaculaires qui ressemblent à des fleurs, des cristaux, des lustres et du corail. Bien que les scientifiques puissent apprécier cette splendeur, ils sont attirés par la grotte principalement parce que c'est l'endroit idéal pour étudier un environnement souterrain pratiquement non contaminé. Nous faisons de notre mieux pour limiter l'impact car nous ne voulons pas contaminer et détruire la chose que nous espérons étudier, explique Boston. Nous recherchons des organismes exotiques faciles à distinguer des contaminants apportés par les humains. Mais si nous ne faisons pas attention, ces contaminants pourraient supplanter les organismes indigènes.

Lechuguilla, un monde en soi, n'a pas de grandes ouvertures naturelles, ce qui signifie que très peu d'air ou d'eau s'écoule de l'extérieur. La grotte présente également un intérêt géologique en raison de ses riches gisements de soufre. Divers micro-organismes ont été trouvés sur Terre qui tirent leur énergie du soufre, et des formes de vie similaires peuvent exister sur Mars, dont les missions Viking et Pathfinder ont montré qu'elles avaient une teneur élevée en soufre.

Un groupe très diversifié d'organismes vit dans la grotte, y compris de nombreuses souches bactériennes que nous n'avons jamais vues auparavant, note Larry Mallory, microbiologiste au Center for Marine Biotechnology de l'Université du Delaware, qui a effectué des visites répétées à Lechuguilla depuis 1992. Un quart kilomètre plus bas, vous entrez dans un monde microbien. Il n'y a pas de formes de vie multicellulaires au-delà de ce point, à l'exception des spéléologues.

Jusqu'à présent, des centaines de souches microbiennes ont été trouvées dans la grotte, dont la plupart sont jusqu'alors inconnues, dit Boston. En fin de compte, elle et sa collègue, la biologiste de l'Université du Nouveau-Mexique Diana Northup, prévoient d'examiner l'ADN des microbes pour le comparer à l'ADN de microbes connus. Nous essayons de trouver les parents les plus proches de ces souches, de déterminer d'où elles viennent - du sol ou de l'océan ancien - et de déterminer depuis combien de temps elles ont été séparées du monde d'en haut, dit Boston.

Les chercheurs espèrent également déterminer la source d'énergie qui anime cet écosystème sans soleil. La clé est de trouver des organismes qui peuvent fabriquer de la nourriture par des moyens chimiques, explique McKay. Mallory a identifié une souche de bactérie qui oxyde le manganèse, mais il essaie toujours de déterminer si les créatures tirent réellement de l'énergie de ce processus. Lors de voyages ultérieurs, il prévoit de rechercher des bactéries oxydant le fer aux Rusticles, une formation de fer dans la partie nord-est de la grotte qui ressemble à un popsicle qui coule. Boston a également l'intention de collecter davantage d'échantillons dans l'espoir de capturer à la fois les organismes oxydant le fer et le soufre.

Déterminer ce que mangent ces insectes est un problème difficile, dit-elle. Les sources de nourriture les plus probables sont soit dans l'air, soit dans les roches. Si un financement adéquat peut être obtenu, elle et Northup espèrent mener des études de chromatographie en phase gazeuse de l'air et effectuer des analyses de roches entières pour voir ce qui est comestible dans la paroi rocheuse.

Boston a déjà eu des rencontres rapprochées avec des choses étranges poussant dans la grotte, comme un étrange matériau pelucheux appelé gorilla drek qui s'accroche aux murs de la caverne en ruine. On dirait de la barbe à papa mouillée et graphite, dit-elle. Quand vous le mettez entre vos doigts, il tombe à néant. Les scientifiques ont finalement déterminé que des bactéries et des champignons vivaient dans le duvet, mais Boston l'a soupçonné dès le début : cela m'a donné une infection oculaire, ce qui m'a fait penser que quelque chose poussait là-bas.

L'épisode de gorille drek a enseigné à Boston une leçon importante : il est difficile de dire quand les choses sont vivantes, même avec toute une équipe d'enquêteurs qui rampent, prélèvent des échantillons et les examinent plus tard dans le laboratoire. Il est possible que lorsque nous regardons Mars, nous ne trouvions pas d'organismes qui correspondent à nos idées préconçues. Les outils de détection qui fonctionnent ici sur terre, dit-elle, peuvent ne pas fonctionner là-bas.

Elle et McKay espèrent tirer parti de leurs expériences à Lechuguilla lors de la conception de missions en attente sur Mars. En fait, les deux ont des propositions en attente avec la NASA pour la mission Mars Surveyor 2001. En examinant la vie sous terre sur Terre, nous espérons déterminer s'il est raisonnable de rechercher de la vie sous terre sur Mars, de déterminer à quelle profondeur regarder et de voir s'il pourrait y avoir des restes de fossiles que nous pourrions reconnaître, dit McKay.

Nous aimerions savoir quels types d'indices ces bugs pourraient laisser derrière eux, ajoute Boston. Si la vie sur Mars se retirait dans le sous-sol puis s'éteignait, il pourrait encore y avoir une variété de signatures - fossiles réels, traces géochimiques, changements isotopiques révélateurs ou modèles d'altération caractéristiques à la surface des roches. Étudier une communauté dans une grotte qui s'est éteinte et qui se fossilise peut nous aider à savoir quoi rechercher dans un environnement radicalement différent.

Les études de Lechuguilla pourraient éclairer d'autres questions relatives au plus petit écosystème fermé qui puisse survivre. Certains soutiennent qu'il faut une planète entière pour maintenir un écosystème ; d'autres prétendent que vous pourriez maintenir un système viable dans une bouteille, dit Boston. C'est une question sans réponse qui s'applique à la terre ou à toute autre planète.

Bien qu'elle soit encore fortement investie sur Mars, et qu'elle se qualifie même parfois de martienne, Boston reconnaît que les recherches à Lechuguilla seront intéressantes pour la biologie terrestre, indépendamment des préoccupations extraterrestres. Mallory est d'accord, disant que la recherche sur les grottes peut contribuer à notre compréhension de l'endroit où la vie existe sur cette planète et jusqu'où elle descend.

Le travail de Lechuguilla peut également avoir un certain nombre d'applications pratiques. Mallory a fondé une société appelée Biomes pour tester les capacités de lutte contre les maladies des organismes des cavernes et de leurs sous-produits. Certains organismes semblent produire des composés spécifiquement toxiques pour certains types de cellules cancéreuses du sein. Il étudie également les propriétés antibactériennes, antivirales et antifongiques d'autres composés dérivés de la grotte.

L'exploration de Lechuguilla, quant à elle, avance lentement, étant donné les difficultés de la navigation souterraine et le fait que l'accès à la grotte est sévèrement restreint par le National Park Service. La grotte est fermée à la visite sauf pour la recherche et l'entretien, et le service du parc n'accueille qu'une demi-douzaine d'équipes de recherche par an. Boston est heureuse d'être parmi les rares admis, compensant dans une certaine mesure son inquiétude que les humains ne mettent pas les pieds sur la planète rouge pendant assez longtemps. Pour l'instant, elle se console en disant : Cette grotte est mon Mars.

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