Il y a quatre milliards d’années, le système solaire était encore jeune. Le processus de formation des planètes qui le constituent touchait à sa fin, et bombardement d’astéroïdes à laquelle ils ont été soumis estompé.
Notre planète est alors devenir habitable puis, quelque temps plus tard (quelques dizaines ou centaines de millions d’années), habitée. La biosphère primitive de la Terre était alors très différente de ce qu’elle est aujourd’hui. La vie n’avait pas encore inventé photosynthèseaujourd’hui sa principale source d’énergie.
Ces microbes primordiaux – ancêtres communs de toutes les formes de vie actuelles sur Terre – doivent donc survivre dans les océans en utilisant une autre source d’énergie : la consommation d’espèces chimiques relâchées par l’intérieur de la planète au niveau des systèmes hydrothermaux et des volcans. , qui se sont accumulés sous forme de gaz dans l’atmosphère.
micro-organismes appelés « méthanogènes hydrogénotrophes », l’une des plus anciennes formes de vie de notre biosphère, particulièrement avantagée par la composition atmosphérique de l’époque. Ces micro-organismes se nourrissent de COdeux (dioxyde de carbone) et Hdeux (dihydrogène), puis abondant dans l’atmosphère (le Hdeux représentait 0,01% à 0,1% de la composition atmosphérique, contre environ 0,00005% aujourd’hui), et a donc été récolté assez d’énergie coloniser la surface des océans.
En retour, ils ont libéré de grandes quantités de méthane (d’où les méthanogènes tirent leur nom) dans l’atmosphère. Ce puissant gaz à effet de serre s’y est accumulé et a réchauffé le climat, à une époque où un soleil plus faible qu’aujourd’hui ne pouvait à lui seul maintenir des conditions tempérées à la surface de la planète.
similitudes avec
histoire terrestre ?
L’apparition de la vie sur Terre pourrait donc participer, par le biais des méthanogènes, à la consolidation de l’habitabilité de notre planète et à la mise en place de conditions favorables à l’évolution et à la complexité de la biosphère terrestre au cours des milliards d’années qui suivirent.
Si tel est le scénario le plus probable pour l’évolution précoce de l’habitabilité de la Terre, qu’en est-il des autres planètes du système solaire ? Prenons l’exemple de notre voisine, la planète rouge. Au fur et à mesure que nous explorons Mars, il semble de plus en plus certain qu’au même moment ils se développaient sur la planète rouge, ou plus précisément sous sa surface, conditions environnementales similaires ceux qui ont permis aux méthanogènes d’abonder dans les océans de la planète Terre.
La vie microbienne martienne aurait pu trouver refuge dans des conditions de surface difficiles (en particulier au rayonnement ultraviolet nuisibles), des températures favorables compatibles avec la présence d’eau liquide et une source d’énergie potentiellement abondante sous forme de gaz atmosphériques diffusant dans la croûte.
C’est donc tout naturellement que notre groupe de recherche s’est posé la question suivante : que s’est-il passé sur Terre aurait-il pu se passer aussi sur la planète rouge ?
Un portrait de Mars fait
quatre milliards d’années
Pour répondre à cette question, nous avons appairé trois modèles. Nos résultats viennent d’être publiés dans la revue scientifique astronomie naturelle. Le premier prédit comment volcanisme à la surface de Marsla chimie interne de son atmosphère et la fuite de certaines espèces chimiques dans l’espace déterminent la pression et la composition de l’atmosphère. Ces caractéristiques puis déterminer la météo.
Le deuxième modèle décrit les caractéristiques physico-chimiques de la croûte poreuse de Mars: température, composition chimique, présence d’eau liquide. Celles-ci sont déterminées en partie par les conditions de surface (température de surface, composition atmosphérique) et en partie par les caractéristiques internes de la planète (gradient thermique interne, degré de porosité de la croûte).
Dans la plupart de nos scénarios,
la présence d’eau liquide en surface
de Mars est possible au moins dans
les régions les plus chaudes.
Ces deux premiers modèles permettent donc de simuler l’environnement superficiel et souterrain d’une jeune Mars. Cependant, de nombreuses incertitudes subsistent quant aux principales caractéristiques de ce milieu (intensité du volcanisme à l’époque, gradient thermique de la croûte).
Pour remédier à ce problème, nous avons exploré dans le modèle un grand nombre de possibilités de ce que ces caractéristiques auraient pu être, générant ainsi un ensemble de scénarios de ce à quoi Mars aurait pu ressembler il y a quatre milliards d’années.
Cartes topographiques de Mars il y a environ 4 milliards d’années aux stades précoce, intermédiaire et tardif, toute la période s’étendant sur quelques dizaines à des centaines de milliers d’années, et l’évolution de la calotte glaciaire de surface martienne (en blanc) à mesure que son climat se refroidit sous l’influence de microorganismes hydrogénotrophes méthanogènes. | Boris SautereyFfourni par l’auteur
Le troisième et dernier modèle décrit la biologie d’hypothétiques micro-organismes méthanogènes martiens. Elle repose sur l’hypothèse que ces derniers auraient été similaires aux méthanogènes terrestres, du moins du point de vue de leurs besoins énergétiques. Il nous permet d’évaluer l’habitabilité de nos microbes, par rapport aux conditions environnementales souterraines sur Mars, dans chacun des scénarios environnementaux générés par les deux modèles précédents.
Si ceux-ci sont habitables, le modèle évalue combien de ces micro-organismes auraient pu survivre sous la surface de Mars et, avec les modèles crustaux et de surface, l’influence de cette biosphère microbienne souterraine sur la composition chimique de la croûte, sur l’atmosphère. et sur la météo. En établissant le lien entre l’échelle microscopique de la biologie des microbes méthanogènes et l’échelle globale de climat de marsLe couplage de ces trois modèles permet donc de simuler le comportement d’un écosystème planétaire martien.
Une vie souterraine très probable
un nombre deindices géologiques indique que Eau liquide Il a circulé à la surface de Mars il y a quatre milliards d’années, formant des rivières, des lacs et même potentiellement des océans. Par conséquent, le climat sur Mars était plus tempéré qu’il ne l’est aujourd’hui. Pour expliquer un tel climat, notre modèle de surface estime que l’atmosphère de Mars était dense (presque aussi épaisse que l’atmosphère terrestre actuelle) et particulièrement riche en COdeux et Hdeuxencore plus que ne l’était l’atmosphère terrestre à l’époque.
Ce contexte atmosphérique particulièrement riche en COdeux en fait il aurait conféré au Hdeux atmosphère les caractéristiques d’un gaz à effet de serre particulièrement puissant, plus puissant qu’il ne l’aurait été, dans les mêmes conditions, CH4. En d’autres termes, 1% de Hdeux dans l’atmosphère a alors réchauffé le climat de Mars de plus de 1% CH4.
Dans certains des scénarios produits par notre modèle, cet effet de serre ne suffit pas à produire les conditions climatiques nécessaires au maintien de l’eau liquide à la surface de Mars : la planète rouge est alors recouverte de glace. Bien que des températures exploitables existent profondément dans la croûte, elle reste inhabitable : enfermée par la glace de surface, le COdeux et le Hdeux Les gaz atmosphériques, source d’énergie essentielle à la vie méthanogène, ne peuvent pas pénétrer la croûte.
Cependant, dans la plupart de nos scénarios, la présence d’eau liquide à la surface de Mars est possible au moins dans les régions les plus chaudes. Dans ces régions, le COdeux et le Hdeux les éléments atmosphériques peuvent pénétrer la croûte. Notre modèle biologique prédit alors que dans tous ces scénarios, les microorganismes méthanogènes auraient trouvé des températures viables et auraient eu accès à une source d’énergie suffisante pour leur survie dans les cent premiers mètres de la croûte.
Pour résumer, bien que nous n’ayons actuellement aucune preuve objective de vie passée ou présente sur Mars, il est très probable que la croûte martienne abritait une biosphère souterraine composée de micro-organismes méthanogènes il y a quatre milliards d’années.
temps brutalement froid
Ces hypothétiques méthanogènes martiens, comme leurs homologues terrestres, auraient-ils pu réchauffer le climat de leur planète ? Notre histoire devient moins rose ici. Une biosphère souterraine basée sur la méthanogenèse aurait profondément altéré l’atmosphère de Mars, consommant la grande majorité de son Hdeux et libérant une quantité importante de CH4.
Maintenant, comme nous l’avons vu, le Hdeux est, dans le contexte de l’atmosphère primitive de Mars, un gaz à effet de serre plus puissant que le CH4. Alors que l’apparition de la méthanogenèse sur Terre participait à l’établissement d’un climat favorable, consolidant ainsi l’habitabilité terrestre, une vie méthanogène martienne serait, en consommant la majeure partie de l’Hdeux L’atmosphère de Mars refroidit brusquement le climat de plusieurs dizaines de degrés et participa à l’expansion de la calotte glaciaire.
Dans les régions encore dépourvues de glace de surface, nos micro-organismes auraient également probablement dû pénétrer beaucoup plus profondément dans la croûte pour trouver des températures viables, s’éloignant ainsi de leur source d’énergie atmosphérique. Mars serait donc devenu, sous l’action de la vie, beaucoup moins accueillant qu’il ne l’était initialement.
Tendance à l’autodestruction
Dans les années 1970, James Lovelock et Lynn Margulis ont développé l’hypothèse Gaïa, selon laquelle l’habitabilité de la Terre serait maintenue par une autorégulation harmonieuse et mutuelle de la biosphère terrestre et de la planète Terre. Nous, l’espèce humaine, étions une malheureuse exception à cela.
Este concepto hizo que surgiera la idea del “cuello de botella gaiano”: quizás no son las condiciones necesarias para la vida las que faltan en el universo sino la capacidad de vida, una vez que ha surgido, para mantener la habitabilidad de su entorno planetario à long terme.
Ce que suggère notre étude est encore plus pessimiste. Comme le montre l’exemple de la méthanogénèse sur Mars, même la vie la plus simple peut, sous certaines conditions, compromettre activement l’habitabilité de son environnement planétaire. Est-il donc possible que cette tendance à l’autodestruction limite l’abondance de la vie dans l’univers ?
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. lire l’Article original.
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