Des analyses récentes combinant des données de la mission Cassini et des expériences en laboratoire révèlent que les geysers d’Encelade, la lune de Saturne, subissent un processus naturel de congélation lente et de fragmentation qui sépare et concentre ses composés organiques et salins, facilitant ainsi la recherche de biosignatures par de futures sondes spatiales.
Sous sa croûte de glace épaisse, Encelade abrite un océan mondial d’eau liquide en contact avec un noyau rocheux. Des panaches de vapeur d’eau et de particules de glace jaillissent continuellement de la région polaire sud pour alimenter l’anneau E de Saturne.
Des geysers qui trient les composés organiques
Des chercheurs de la Freie Universität Berlin et de l’Université de Californie à Riverside ont examiné près de 1 000 grains de glace riches en sel enregistrés par l’analyseur de poussière cosmique de la sonde Cassini, University of California, Riverside. L’analyse démontre que ces particules ne constituent pas de simples échantillons homogènes de l’océan souterrain.
Lorsque des bulles de gaz éclatent à la surface de l’océan, elles génèrent des gouttelettes d’embruns transportées par la vapeur à travers des fissures glacées. En progressant dans ces évents, ces gouttelettes gèlent lentement, ce qui permet à différents sels et composants organiques de se séparer et de se concentrer dans des zones distinctes d’un même grain.
Encelade fait en réalité une grande partie du travail pour nous en préparant des échantillons pour l’analyse qui demandent habituellement beaucoup d’efforts dans les laboratoires chimiques sur Terre.
Frank Postberg, professeur de sciences planétaires à la Freie Universität Berlin
Au cours de leur ascension vers l’espace à des vitesses atteignant des centaines de kilomètres par heure, ces gouttelettes gelées subissent des collisions contre les parois de glace des évents. Cette fragmentation produit des micro-fragments d’une taille de l’ordre du micromètre, chacun porteur de concentrations élevées de substances spécifiques.
La diversité chimique des sous-types salins
Plutôt que d’observer une composition uniforme, l’équipe a identifié au moins trois sous-types chimiques parmi les particules riches en sel analysées par le CDA (Cosmic Dust Analyzer) de la mission Cassini. Ces grains se trouvent dominés par le chlorure de sodium, le carbonate ou bicarbonate de sodium, le phosphate de sodium, l’hydroxyde de sodium ou encore des sels de potassium.
Pour reconstituer ce mécanisme, les scientifiques ont reproduit en laboratoire la congélation de gouttelettes d’eau salée alcaline simulant l’océan d’Encelade. Les modélisations thermodynamiques ont confirmé que les phosphates, les carbonates et les chlorures précipitent à des températures nettement différentes, expliquant la diversité observée dans les panaches.
L’habitabilité potentielle sous les contraintes géochimiques
Parallèlement à ces observations physiques, une étude menée par l’Université Ludwig-Maximilians de Munich et présentée dans la même publication scientifique s’est penchée sur la viabilité d’une forme de vie simple dans cet environnement. Les chercheurs ont testé le comportement de Methanothermococcus okinawensis
, une archée méthanogène terrestre vivant près des évents hydrothermaux du Pacifique, face aux conditions de l’océan d’Encelade.
Malgré le caractère fortement alcalin du milieu simulé, l’organisme a su prospérer en exploitant le dihydrogène produit par les interactions entre l’eau et le noyau rocheux, tout en s’avérant extrêmement efficace pour capter le dioxyde de carbone disponible.
L’espèce okinawensis a même surpassé les prévisions initiales dans cet habitat simulé, selon les travaux d’une équipe dirigée par Vanessa Helmbrecht au sein de l’établissement munichois, avec la contribution de chercheurs issus du département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université Ludwig-Maximilians.
Les perspectives pour de futures missions spatiales
Ces découvertes modifient la stratégie d’analyse pour les futures missions spatiales vers le système saturnien. L’examen de grains de glace individuels plutôt qu’une mesure globale du panache s’avère indispensable pour éviter de diluer des composés rares ou des signatures biologiques potentielles.
Plusieurs projets de missions intègrent déjà ces données pour optimiser la recherche de vie, à l’instar du concept de mission phare Enceladus Orbilander
proposé par la NASA ou de la mission L4 planifiée par l’Agence spatiale européenne dans le cadre de son programme Voyage 2050, de même que l’initiative privée Breakthrough Enceladus
évoquée par les chercheurs.