Recherche d'une signature de la vie sur Mars: une approche biogéomorphologique
Publié par Adrien le 06/11/2019 à 08:00
Source: CNRS INEE
Des observations récentes d'organismes extrémophiles qui réalisent leur niche écologique dans des conditions physico-chimiques extrêmes, ont conduit à reconsidérer l'extension et la forme de l'enveloppe physicochimique de la vie telle que nous la connaissons sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). La vie (La vie est le nom donné :) microbienne, en particulier, s'est révélée tenace et capable de laisser une empreinte géochimique durable dans son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...). La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) de la vie dans le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement...) représente un objectif aujourd'hui rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des...) accessible grâce aux récents développements technologiques, par exemple le rover Rosalind Franklin de la mission ExoMars (ExoMars est le nom d'une mission spatiale de l'Agence spatiale européenne prévue pour 2016 dans le cadre du programme Aurora. Elle consiste à envoyer sur la surface de Mars un rover automatisé équipé d'instruments...) (Figure 1). Les formes de reliefs, des échelles régionales aux échelles microscopiques, sont maintenant visibles en deux ou trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son...) à très haute résolution et avec une très grande précision, et cela grâce aux récents développements des techniques de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un instrument de mesure...) 3D orbitales et au sol. Grace à ces développements, il est possible de proposer une nouvelle perspective biogéomorphologique basée sur l'analyse de variables géomorphologiques pour la recherche d'une signature passée et présente de la vie sur Mars. Une récente étude publiée dans Astrobiology, fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La...) d'une collaboration interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre...) entre géosciences et écologie, a conduit à la proposition de six candidats de bio-signatures provoquées par des micro-organismes sur Terre comme des analogues pour la recherche d'une signature de la vie sur Mars.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) du rover Rosalind Franklin de la mission ExoMars. © Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est...) (ESA)

Depuis que la vie est apparue et a colonisé les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit...) et les continents sur Terre, les processus géomorphologiques, et en particulier les formes du relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.), ont subi des modifications concomitantes au cours des derniers milliards d'années. Ces modifications ont pour origine divers modes d'actions des organismes sur la géomorphologie, par exemple la bioconstruction (La notion d'écoconstruction est apparu à la fin des années 1960. Elle consiste à créer un bâtiment doté des technologies lui permettant de respecter au mieux l'environnement et l'Écologie dans sa construction, en...), la bioaltération, la bioérosion ou la bioturbation (Figure 2). Les caractéristiques géomorphologiques, telles que les types de minéraux et de roches, la texture et la structure des sédiments et les formes du relief, sont par conséquent des descripteurs pertinents pour la recherche de bio-signatures sur Mars. Et cela en complément des approches géochimiques beaucoup plus classiques. Cependant, jusqu'à présent, les critères géomorphologiques ont peu été pris en compte pour la recherche d'une signature de la vie sur Mars. L'utilisation de la Terre comme analogue biogéomorphologique fournit de très bonnes raisons de penser qu'une vie microbienne passée, ou présente, aurait pu donner lieu sur Mars à des formes de terrain biogéniques reconnaissables.


Principaux processus biogéomorphologiques (numérotés de 1 à 6) qui façonnent les formes de relief biogéniques à la surface de la Terre. Le modèle a été construit à partir de la combinaison (Une combinaison peut être :) des classifications de Jones et al. (1994), Naylor et al. (2002) et Corenblit et al. (2011). Les formes de terrain biogéniques susceptibles d'exister sur Mars sont indiquées en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Les acronymes des 25 principaux groupes de formes de relief biogéniques sur la Terre sont décrits dans Corenblit et al. (2019). © Corenblit et al. (2019).

Les formes de reliefs, des échelles régionales aux échelles microscopiques, sont maintenant visibles en deux ou trois dimensions à très haute résolution et avec une très grande précision, et cela grâce aux récents développements des techniques de télédétection 3D orbitales et au sol. Grace à ces développements, il est aujourd'hui possible de proposer une nouvelle perspective biogéomorphologique basée sur l'analyse des variables géomorphologiques pour la recherche d'une signature passée et présente de la vie sur Mars. Une collaboration interdisciplinaire récente entre le Laboratoire de Géographie Physique (La géographie physique est la branche de la géographie qui décrit la surface de la Terre et qui ne s'intéresse pas directement aux activités humaines. C'est donc par définition une science de la nature. On parle...) et Environnementale (GEOLAB - CNRS/Univ Clermont Auvergne/Univ Limoges), le Laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET - CNRS/Univ Toulouse Sabatier/IRD/Centre National d'Études Spatiales), le Laboratoire Écologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) et Environnement (EcoLab - CNRS/Univ Toulouse Sabatier/INP Toulouse) et l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) D'Oxford (Royaume-Uni) et publiée dans le journal Astrobiology a conduit à la proposition de six candidats de bio-signatures provoquées par des micro-organismes sur Terre comme des analogues pour la recherche d'une signature de la vie sur Mars: (1) les formes d'altérations des roches d'origine microbienne, les encroûtement et les patines et vernis ; (2) les microbialites et structures sédimentaires construites par les microbes (MISS) ; (3) les bioaccumulations de restes squelettiques de micro-organismes ; (4) les formes de terrain liés aux dégazages des produits issus de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) microbienne ; (5) les cryoconites nivales et glaciaires ; (6) les formes et structures paysagères auto-organisées ; et (7) les formes de relief sans analogues terrestres.

L'approche biogéomorphologique est basée notamment sur une analyse des histogrammes de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) pour identifier les anomalies et les modulations des variables géomorphologiques ciblées (Figure 3). Cette approche pourra aider à détecter une origine biotique des structures géomorphologiques et peut conduire au développement d'une approche intégrative multi-proxies et multi-échelles combinant une expertise morphologique, structurale, textural et géochimique. Cette perspective doit également aider à orienter le choix des sites d'investigation pour les futures missions et les types et échelles d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) à effectuer par les orbiteurs et les atterrisseurs.


Deux histogrammes de fréquence hypothétiques des propriétés géomorphologiques liées aux signatures abiotique et biotique: (a) forme bimodale; (b) forme asymétrique. Les histogrammes gris clair correspondent à la somme des histogrammes biotique (vert) et abiotique (orange). Une adaptation quantitative de Davies et al. (2016), classant le degré de certitude attribué à une interprétation des histogrammes de fréquence, est donné aux points (c) et (d): (A) les modulations du relief sont connues pour être d'origine abiotique ; (B) Elles sont connues pour être d'origine biotique; (ab) il y a une incertitude ; et (Ab) et (Ba), il existe une incertitude, mais une interprétation est privilégiée. Dans cette représentation idéaliste, les distributions de fréquence abiotique et biotique diffèrent grandement, mais on peut s'attendre à de nombreuses configurations différentes, allant du chevauchement complet à la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est...) complète. Les distributions de fréquence peuvent être générées à diverses échelles spatiales avec plusieurs variables quantitatives clés décrivant la forme, la structure et la texture d'un support.
© Corenblit et al. (2019).

Référence

Corenblit D., Darrozes J., Julien F., Otto T., Roussel E., Steiger J., Viles H. 2019. The Search for a Signature of Life on Mars: A Biogeomorphological Approach. Astrobiology 19: 1279-1291.

Références bibliographiques

Corenblit, D., Baas, A.C.W., Bornette, G., Darrozes, J., Delmotte, S., Francis, R.A., Gurnell, A.M., Julien, F., Naiman, R.J., and Steiger, J. (2011) Feedbacks between geomorphology and biota controlling Earth surface processes and landforms: a review of foundation concepts and current understandings. Earth-Science Reviews 106:307-331.

Corenblit D., Darrozes J., Julien F., Otto T., Roussel E., Steiger J., Viles H. (2019) The Search for a Signature of Life on Mars: A Biogeomorphological Approach. Astrobiology 19: 1279-1291.

Davies, N.S., Liu (Liu (chinois : 柳宿, pinyin : liǔ xiù) est une loge lunaire de l'astronomie chinoise. Son étoile référente...), A.G., Gibling, M.R., and Miller, R.F. (2016) Resolving MISS conceptions and misconceptions: a geological approach to sedimentary surface textures generated by microbial and abiotic processes. Earth-Science Reviews 154: 210-246.

Jones, C.G., Lawton, J.H., and Shachak, M. (1994) Organisms as ecosystem engineers. Oikos 69:373-386.

Naylor, L.A., Viles, H.A., and Carter, N.E.A. (2002) Biogeomorphology revisited: looking towards the future. Geomorphology 47:3-14.
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