Depuis son atterrissage dans le cratère Gale en 2012, le rover Curiosity a effectué un nombre incalculable de découvertes qui aident à mieux comprendre l'histoire géologique et climatique de Mars. L'un des objectifs principaux du rover est notamment de trouver des indices indiquant la présence passée d’eau liquide, mais aussi de molécules chimiques organiques (contenant du carbone).

Ces molécules ne représentent pas forcément des traces d'une vie ancienne. Si leur origine peut être totalement abiotique (non liée au vivant), elles peuvent toutefois représenter des briques élémentaires qui, sur Terre, ont permis à la vie d'apparaître et de se développer.

Panorama capturé par Curiosity dans le cratère Gale. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

Une grande diversité de molécules organiques détectées sur Mars

Au cours de ses 14 années de pérégrinations à la surface de Mars, Curiosity a ainsi détecté de nombreuses molécules organiques grâce notamment à son instrument SAM (Sample Analysis at Mars), qui lui permet de réaliser des analyses chimiques in situ. Le rover a révélé la présence de molécules chlorées simples, mais également des molécules soufrées plus complexes et des chaînes carbonées longues (alcanes).

Ces résultats révèlent que Mars possède une grande variété de molécules organiques, principalement présentes dans les roches argileuses.

Toutefois, de nombreux composés organiques ne sont pas facilement détectables du fait qu'ils sont « emprisonnés » dans les minéraux. Pour les « libérer » et pouvoir les détecter, il faut recourir à un procédé de thermochimie humide : un produit réactif nommé TMAH (hydroxyde de tétraméthylammonium) fortement alcalin (pH basique), agit en premier lieu comme un décomposeur chimique permettant de libérer les molécules piégées dans les minéraux.

Cette réaction s'accompagne d'une pyrolyse pouvant atteindre 550 °C. Les molécules libérées vont alors pouvoir être analysées par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse.

On l'aura compris, ce procédé est plutôt complexe et adapté à un environnement de laboratoire terrestre. Or, pour la première fois, Curiosity l'a réalisé directement sur Mars !

Le rover Curiosity réalise un selfie après avoir procédé à l'échantillonnage de roches dont l'analyse va révéler la présence de nombreux composés organiques (20 novembre 2020). © Nasa, JPL-Caltech

Une expérience complexe réalisée pour la première fois sur Mars

Depuis le début, le rover embarque en effet une très petite quantité de TMAH, qui a jusqu'ici été jalousement conservée dans l'attente de conditions scientifiques jugées optimales. Le réactif n'est en effet pas réutilisable et chaque test détruit une partie de l'échantillon. Les scientifiques de la mission devaient donc choisir avec précaution les roches à analyser. Or, il semblerait que celles de Glen Torridon aient mérité un tel traitement. Riches en argiles et particulièrement en smectites, elles représentent des dépôts sédimentaires déposés au fond d'un lac il y a 3,5 milliards d'années.

Ainsi, ces roches représentent un environnement optimal pour la concentration et la préservation d'éventuelle matière organique. Fin 2020, le rover a donc réalisé un échantillonnage de roche et procédé à l'analyse. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Nature communications.

Site d’échantillonnage dans la région de Glen Torridon. On voit les trous de forage réalisés par Curiosity. © Nasa, JPL-Caltech, MSSS

De nouvelles perspectives pour les futures missions

Plus de 20 molécules organiques ont donc été identifiées au cours de cette expérience menée par Curiosity. Parmi elles, le rover a découvert pour la première fois sur Mars une molécule azotée présentant une structure qui rappelle celle des précurseurs de l'ADN, ainsi que du benzothiophène, une grande molécule organique complexe, souvent apportée par les météorites.

« Les mêmes substances qui ont plu sur Mars sous forme de météorites sont celles qui sont aussi tombées sur la Terre, et elles ont probablement fourni les briques de base de la vie telle que nous la connaissons sur notre Planète », s'enthousiasme Amy Williams, auteure principale de l'étude.

Des résultats importants, même si les analyses ne permettent pas de déterminer l'origine biotique ou abiotique des molécules. Pour cela, il faudrait que les échantillons soient analysés sur Terre, ce qui n'est malheureusement pas encore à l'ordre du jour (lire Trump décide de rayer de la carte l'avenir scientifique de la Nasa !).

« Nous savons maintenant qu'il existe de grandes molécules organiques complexes conservées dans le sous-sol peu profond de Mars, et cela offre de grandes perspectives pour la préservation de molécules organiques complexes qui pourraient permettre de reconnaître des traces de vie », ajoute la chercheuse.