Vue d'artiste d'une vue de Mars terraformée et rendue habitable par la présence d'eau liquide en quantité.
Les scientifiques ont longtemps spéculé sur la possibilité de vie sur la planète Mars en raison de sa proximité et de sa similitude avec la Terre. Bien que les « Martiens » soient un élément récurrent dans les divertissements populaires tels que le cinéma et la bande-dessinée, la présence de vie sur Mars, actuelle ou passée, reste une question ouverte.
Carte de mars par Giovanni Schiaparelli.
Canaux martiens vus par l'astronome P. Lowell, 1898.
Les calottes polaires de la planète Mars furent observées à partir du milieu du 17 siècle. Dans la seconde partie du 18 William Herschel prouva qu'elles grandissaient et diminuaient en fonction des saisons sur chaque hémisphère. À la moitié du 19, les astronomes savaient qu'ils existaient certaines similitudes entre Mars et notre planète. La durée du jour Martien, par exemple, est sensiblement la même que sur la terre. De même ils avaient constaté que l'inclinaison de son axe est proche de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre, ce qui signifie que la planète rouge connait elle aussi l'alternance des saisons; cependant ces dernières sont bien plus longues que leurs équivalentes terriennes. Ces observations ont conduits à l'hypothèse que les parties foncées correspondaient à des océans et les zones plus claires aux continents et il était alors naturel de supposer que Mars pouvait abriter certaines formes de vie. Ces spéculations ont été en particulier suggérées en 1854 par William Whewell, professeur au Trinity College de l'université de Cambridge.
Les théories concernant la vie sur Mars se multiplièrent à la fin du 19 siècle, suite aux observations de canaux martiens — qui finalement se révélèrent n'être que de simples illusions optiques.
Cependant, en 1895, l'astronome américain Percival Lowell publia son livre "Mars" suivi en 1906 par Mars and its Canals (Mars et ses canaux), proposant l'idée que ces canaux sont le fruit d'une civilisation disparue depuis longtemps. Cette idée fut reprise en 1887 par l'écrivain britannique H. G. Wells dans son ouvrage La guerre des mondes racontant une invasion de la Terre par des êtres venant de Mars, fuyant sa dessiccation.
Les analyses spectroscopiques de l'atmosphère de Mars commencèrent en 1884. L'astronome américain William Wallace Campbell montra l'absence d'oxygène et d'eau dans celle-ci. En 1909, profitant de la plus faible distance entre Mars et la Terre depuis 1877, les meilleurs télescopes permirent de conclure et mettre fin à la théorie des canaux.
Les photographies prises lors du survol de la sonde Mariner 4 en 1965 montrèrent une planète aride sans aucun signe de rivière, d'océan, ou de vie. Elles révélèrent cependant, sur la partie photographiée, que la surface était couverte de cratères, indiquant une inactivité tectonique et météorologique depuis quatre millions d'années. La sonde montra en plus l'absence de magnétosphère qui aurait protégé la planète des rayons cosmiques hostiles à la vie. La sonde fut capable de mesurer la pression atmosphérique de la planète qui est d'environ 0,6 kPa (101,3 kPa pour la Terre). L'eau ne peut pas être liquide dans de telles conditions de température et de pression. Depuis Mariner 4, la recherche de vie sur Mars se traduit par la recherche d'organismes vivants simples, semblables aux bactéries, plutôt que d'organismes multicellulaires, pour lesquels l'environnement serait trop hostile.
La mission première du programme Viking lors du milieu des années 1970 était de procéder à des expériences pour détecter des micro-organismes dans le sol martien. Les tests ont été conçus pour rechercher des formes de vie similaire à celle que l'on peut trouver sur la planète Terre. Sur les quatre expériences mises en œuvre, seule l'expérience «Labeled Release» (correspondant à la détection d'organismes hétérotrophes) fournit un résultat positif, montrant une augmentation de la production de CO2 au premier contact du sol martien avec de l'eau et des nutriments. A contrario, l'expérience « GC-MS » n'a détecté aucune molécule organique.
Un des concepteurs de l'expérience LR, Gilbert Levin, pense que ses résultats sont un diagnostic définitif sur la vie sur Mars. Cependant, ces résultats sont contestés par de nombreux scientifiques, qui affirment que des produits chimiques superoxydants du sol pourraient avoir produit ces effets sans présence de vie. Un consensus quasi général a rejeté les données de l'expérience LR comme une preuve de vie, parce que les chromatographe en phase gazeuse et spectromètre de masse, visant à identifier les matières organiques naturelles, n'ont pas permis de détecter des molécules organiques. Les résultats de la mission Viking concernant la vie sont considérés par la majorité des experts comme, au mieux, non concluants.
Puisque Mars a perdu la plupart de son champ magnétique il y a environ 4 milliards d'années, l'ionosphère de Mars n'est pas en mesure d'arrêter le vent ou rayonnement solaire, et il interagit directement avec le sol exposé, rendant la vie, telle que nous la connaissons, impossible. Aussi, l'eau liquide, nécessaire pour la vie et pour le métabolisme, ne peut pas exister sur la surface de Mars avec sa faible pression atmosphérique et la température, sauf dans des creux, ombragé durant de courtes périodes, et jamais de l'eau liquide n'apparaît à même la surface.
En 2007, lors d'un séminaire du Laboratoire de Géophysique de la Carnegie Institution (Washington, États-Unis), l'expérience de Gilbert Levin a été évalué une fois de plus. Levin affirme que ses données originales ont été correctes, comme le contrôle positif et négatif des expériences ont été en ordre.
Ronald Paepe, un edaphologue (spécialiste du sol), a communiqué à l'European Geosciences Union Congress que la découverte de la détection récente d'argiles phyllosilicates sur Mars pouvait indiquer la pédogenèse, ou les processus de transformation du sol, étendue à toute la surface de Mars. L'interprétation de Paepe voit la surface de Mars comme un sol actif, coloré en rouge par ères d'abondance d'eau, de végétation et d'activité microbienne.
Une équipe de chercheurs du Salk Institute for Biological Studies dirigée par Rafael Navarro-Gonzalez, a conclu que le matériel utilisé (TV-GC-MS) par le programme Viking à la recherche de molécules organiques, pouvait ne pas être assez sensible pour détecter de faibles niveaux de composés organiques. En raison de la simplicité de manipulation des échantillons, TV-GC-MS est encore considérée comme la méthode standard de détection organique pour les futures missions martiennes, Navarro-González, donne à penser que la conception des futurs instruments de détection de matière organique sur Mars devraient comprendre d'autres méthodes de détection.
La recherche de vie sur Mars, sous la forme de Gillevinia straata, est basée sur des données anciennes réinterprétées comme une preuve suffisante de la vie, principalement par les professeurs Gilbert Levin, Rafael Navarro-González et Ronalds Paepe. Les preuves à l'appui de l'existence de micro-organismes Gillevinia straata reposent sur les données recueillies par les deux atterrisseurs Viking pour la recherche de biosignatures, mais les résultats d'analyse ont été, officiellement, déclarés non concluants.
En 2006, Mario Crocco, neurobiologiste à l'Hôpital neuropsychiatrique Borda de Buenos Aires, en Argentine, a proposé la création d'un nouveau niveau de nomenclature rang qui classe ces résultats comme « métabolique » et donc appartenant à une forme de vie. Crocco a proposé de créer de nouvelles catégories de classement biologique, dans le nouveau règne de la vie, afin d'être en mesure d'accueillir ce genre de micro-organismes martiens. Crocco a proposé l'entrée suivante :
En conséquence, le Gillevinia straata ne serait pas une bactérie (qui est plutôt un taxon terrestre), mais un membre du règne "Jakobia" de la biosphère "Marciana" du système "Solaria".
L'effet de la nouvelle nomenclature a été de renverser la charge de la preuve concernant la question de la vie, mais la taxonomie proposée par Crocco n'a pas été acceptée par la communauté scientifique, et est considérée comme un seul Nomen nudum. De plus, aucune mission Mars n'a trouvé de traces de biomolécules.
L'analyse des météorites pour faire la preuve d'une (ancienne) vie sur Mars est controversée, mais d'un grand intérêt pour les biologistes. L'existence même ancienne d'une vie unicellulaire sur mars permettrait de corroborer des théories sur l'origine de la vie. La NASA a une collection d'au moins 57 météorites martiennes, qui sont extrêmement utiles dans la mesure où ce sont les seuls échantillons physiquement disponibles en provenance de la planète Mars.
La spéculation a augmenté quand des études ont montré qu'au moins trois d'entre elles ont des preuves d'une potentielle vie sur Mars dans le passé. Bien que les résultats scientifiques soient fiables, leurs interprétations varient. À ce jour malgré de nombreuses publications le débat n'est pas tranché.
Au cours des dernières décennies, sept critères ont été retenus pour la reconnaissance de la vie passée dans des échantillons géologiques terrestres. Ces critères sont :
Pour un consensus général sur la preuve de trace de vie passée dans un échantillon géologique, la plupart ou la totalité de ces critères doivent être atteints.
Le microscope électronique révèle des strucures ressemblant à des bactéries dans un fragment de la météorite ALH84001
La météorite ALH84001 a été trouvée en décembre 1984 en Antarctique par des membres du programme ANSMET ; la météorite pèse 1,93 kg. L'échantillon a été éjecté de Mars il y a environ 17 millions d'années et a passé 11 000 ans dans ou sur la glace de l'Antarctique. L'analyse de sa composition par la NASA a révélé une sorte de magnétite que l'on ne trouve sur Terre qu'en association avec certains micro-organismes ; puis, en août 2002, une autre équipe de la NASA, dirigée par Thomas-Keptra, a publié une étude indiquant que 25 % de la magnétite de ALH84001 apparait sous la forme de petits cristaux de taille uniforme qui, sur Terre, sont associées avec une activité biologique, et que le reste de la matière semble être de la magnétite normale inorganique. La technique d'extraction ne permet pas de déterminer si, éventuellement, la magnétite biologique a été organisée en chaînes comme on devrait s'y attendre. La météorite montre l'indication d'une température de minéralisation relativement faible par de l'eau et porte les traces d'altération aqueuse pré-terrienne. Des traces d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ont été trouvées à des niveaux en augmentation en s'éloignant de la surface.
Certaines structures ressemblent à des moulages de la fossilisation de bactéries terrestres et de leurs appendices (fibrilles) ou des sous-produits (substances extra-cellulaires polymériques) sur les bords de globules de carbonate et de l'altération aqueuse pre-terrestre. La taille et la forme des objets sont compatibles avec celles des nanobactéries terrestres fossilisées, mais l'existence de nanobactéries est elle-même controversée.
Météorite de Nakhla
La météorite de Nakhla est tombée sur Terre le 28 juin 1911 sur la localité de Nakhla, Alexandrie, Égypte.
En 1998, une équipe du Johnson Space Center de la NASA a obtenu un petit échantillon pour analyse. Les chercheurs ont constaté des altérations aqueuses pré-terrestres et les objets de taille et de forme compatibles avec des nanobactéries fossilisés terrestres, mais l'existence de nanobactéries elle-même est controversée. En 2000, une analyse de la chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse (GC-MS) a étudié ses hydrocarbures aromatiques polycycliques de poids moléculaire élevé ; les chercheurs de la NASA ont conclu que jusqu'à 75 % de la matière organique dans Nakhla pourraient ne pas être une contamination terrestre récente.
La météorite de Shergotty est une météorite martienne de 4 kg, tombée sur Terre à Shergotty, en Inde le 25 août 1865 et qui a été récupérée par des témoins presque immédiatement. Cette météorite est relativement jeune, sa formation a été calculée à seulement il y a 165 millions d'années, d'origine volcanique. Elle est composée essentiellement de pyroxène et on pense qu'elle a subi une altération aqueuse pré-terrestre de plusieurs siècles. Certaines formations à l'intérieur font penser à des restes de biofilm et de leurs communautés microbiennes. Les travaux sont en cours à la recherche de magnétite avec des phases d'altération.
Une série de vues d'artiste illustrant la présence hypothétique d'eau sur mars.
Pas d'autre sonde martienne depuis que Viking a cherché des signes de vie dans le régolithe martien. Les missions récentes de la NASA ont mis l'accent sur une autre question : Est-ce que Mars a connu des lacs ou des océans d'eau liquide à sa surface dans un lointain passé ? Les scientifiques ont trouvé de l'hématite, un minéral qui se forme en présence d'eau. Beaucoup de scientifiques ont longtemps tenu cette présence comme allant presque de soi sur la base des divers reliefs géologiques de la planète, mais d'autres ont proposé différentes explications, l'érosion éolienne, des océans d'oxygène, etc. Ainsi, la mission du Mars Exploration Rovers de 2004 n'a pas été la recherche de la vie présente ou passée, mais les preuves d'eau liquide à la surface de Mars dans l'antique passé de la planète.
En juin 2000, la preuve de cours d'eau sous la surface de Mars a été découverte sous la forme de ravines. Des réserves d'eau liquide à grande profondeur, près du noyau de planète pourraient constituer aujourd'hui l'habitat de la vie. Toutefois, en mars 2006, les astronomes ont annoncé la découverte des ravines similaires sur la Lune, qui ne semble jamais avoir eu de l'eau liquide à sa surface. Les astronomes suggèrent que les ravines pourraient être le résultat d'impacts de micrométéorites.
En mars 2004, la NASA a annoncé que son robot Opportunity avait découvert des preuves que la planète Mars a été, dans un passé lointain, une planète humide. Cela a suscité l'espoir que la preuve de vie dans le passé pourrait être trouvée sur la planète aujourd'hui.
En décembre 2006, la NASA a montré des images prises par la sonde Mars Global Surveyor qui ont suggéré que de l'eau jaillissait de temps en temps à la surface de Mars. Les images ne montrent pas de l'eau ruisselante. Au contraire, elles ont montré des changements dans les cratères et les dépôts de sédiments, en fournissant des éléments de preuve encore plus forts que de l'eau avait ruisselé à travers eux pas plus tard que, il y a plusieurs années, et pourrait peut-être le faire encore aujourd'hui. Certains chercheurs sont sceptiques sur l'action d'eau liquide dans l'évolution de la surface vue par la sonde. Ils ont dit que d'autres matériaux comme le sable ou la poussière peuvent circuler comme un liquide et de produire des résultats similaires.
Une récente analyse du grès de Mars, en utilisant les données obtenues à partir de spectrométrie en l'orbite, suggère que les eaux qui existaient auparavant sur la surface de Mars auraient eu une trop grande salinité pour subvenir à la plupart des formes de vie terrestres. Tosca et al. ont constaté que l'eau martienne dans les lieux qu'ils avaient étudiés avait une activité de l'eau, aw ≤ 0,78 à 0,86 -un niveau fatal à la plupart de la vie terrestre. L'haloarchaea, cependant, est capable de vivre dans des solutions hypersalines, jusqu'au point de saturation.
Le Phoenix Mars Lander de la NASA, qui a atterri dans la plaine arctique de Mars en mai 2008, a confirmé la présence de glace d'eau près de la surface. Cela a été confirmé lorsque des matériaux brillants, exposés par le creusement du bras de la sonde, se sont vaporisé et ont disparu en 3 à 4 jours. Cela a été expliqué par de la glace sous la surface, exposée par le creusement, qui a sublimé par l'exposition à l'atmosphère.
Des traces de méthane dans l'atmosphère de mars ont été découvertes en 2003 et vérifiées en 2004. La présence de méthane est très intrigante, car ce gaz est instable, cela indique qu'il doit y avoir une source sur la planète pour entretenir un tel taux dans l'atmosphère. On estime que mars doit produire 270 tonnes de méthane par an ; les impacts de météorites ne participant qu'à hauteur de 0,8 % à cette production. Des sources géologiques de méthane comme la serpentinite sont possibles, le manque de volcanisme, d'activité hydrothermale ou point chaud n'est pas favorable au méthane géologique. L'existence de vie sous la forme de micro-organismes tels les méthanogènes est une source possible, mais non encore prouvée. S'il y a de la vie martienne microscopique produisant du méthane, elle réside probablement profondément en dessous de la surface, où il fait encore assez chaud pour permettre à l'eau liquide d'exister.
En février 2005, il a été annoncé que le Planetary Fourier Spectrometer (PFS) sur Mars Express Orbiter de l'Agence spatiale européenne, a détecté des traces de formaldéhyde dans l'atmosphère de Mars. Vittorio Formisano, le directeur de la PFS, a spéculé que le formaldéhyde pouvait être le sous-produit de l'oxydation du méthane et, selon lui, de fournir la preuve que Mars est géologiquement très active, ou héberge des colonies de la vie microbienne. Les scientifiques de la NASA ont considéré ces résultats préliminaires comme une piste méritant d'être suivie, mais ils les ont également rejetés comme preuve de vie.
En mai 2007, le rover Spirit a perturbé une parcelle de terrain avec ses roues en panne, découvrant une région extrêmement riche en silice (90%). La caractéristique n'est pas sans rappeler l'effet d'une source chaude ou de vapeur d'eau entrant en contact avec des roches volcaniques. Les scientifiques estiment que ce témoignage d'un passé de l'environnement peut avoir été favorable à la vie microbienne, et leur théorie sur l'origine possible est que la silice a été produite par l'interaction du sol avec les vapeurs acides produites par l'activité volcanique en présence d'eau. Un autre aurait pu être depuis l'environnement d'une source d'eau chaude.
Dark dune spots (« taches sombres sur les dunes »), aussi appelées « martian spiders » (« araignées martiennes »), sont des caractéristiques que l'on peut voir principalement dans la région polaire sud (entre 60 °--80 ° de latitude) de Mars, sur ou sous la calotte glaciaire polaire. Les taches ont été découvertes sur des images prises par la sonde Mars Global Surveyor en 1998-1999. Les taches apparaissent au début du printemps martien et disparaissent avant le début de l'hiver. Une théorie sur l'origine biologique possible des taches a été émise par une équipe hongroise, ils proposent que les taches soient des colonies de micro-organismes martiens photosynthétiques, qui vivent sous la couche glaciaire. Lorsque le soleil revient au pôle au début du printemps, la lumière pénètre dans la glace, les micro-organismes la photosynthétisent réchauffant leur environnement immédiat; une poche d'eau liquide, qui devrait normalement s'évaporer instantanément dans l'atmosphère ténue de mars, est prise au piège dans la glace. Quand la couche de glace s'amincit, les micro-organismes sont vus en gris. Quand elle a complètement fondu, ils se dessèchent rapidement et tournent au noir, entourés d'une auréole grise. La bactérie haloarchaea « éprise de sel » a été proposée pour être utilisée comme un « modèle » pour étudier ces hypothétiques extrêmophiles de Mars.
La théorie actuelle de la NASA, est que les taches sont composées de fragments de cendres basaltiques, soit d'agrégats de poussière sombre qui formeraient des résidus de sublimation. Bien que l'Agence spatiale européenne (ESA) n'ait pas encore formulé une théorie, elle a indiqué que l'emplacement et la forme des taches sont en contradiction avec une explication physique.
En 1965, la sonde Mariner 4 a découvert que la planète Mars n'a pas de champ magnétique global qui permettrait de protéger la planète contre les conséquences potentiellement mortelles du rayonnement cosmique et du rayonnement solaire, les observations faites à la fin des années 1990 par la sonde Mars Global Surveyor ont confirmé cette découverte. Les scientifiques conjecturent que l'absence de protection magnétique a permis au vent solaire de souffler une grande partie de l'atmosphère de Mars au cours de plusieurs milliards d'années.
En 2007, il a été calculé que les dégâts causés par le rayonnement cosmique sur l'ADN et l'ARN ont repoussé la vie sur Mars à une profondeur d'au moins de 7,5 mètres. En conséquence, le meilleur espoir pour une histoire de la vie sur Mars réside dans un environnement qui n'a pas encore été étudié : le sous-sol.
Vue d'artiste du vaiseau Phoenix.
La mission Phoenix a débarqué un télérobot dans la région polaire de Mars le 25 mai 2008 qui a fonctionné jusqu'au 10 novembre 2008. Un des objectifs principaux de la mission était de repérer dans le régolithe martien une "zone habitable" à la vie microbienne; un autre objectif principal étant d'étudier l'histoire géologique de l'eau sur Mars. Le lander a un bras robotique de 2,5 mètres capable de creuser une tranchée de 0,5 mètre dans le régolithe. Une expérience d'électrochimie a analysé les ions dans le régolithe et la quantité et le type d'antioxydants sur Mars. Les données de programme de Viking indiquent que les oxydants sur Mars peuvent varier avec la latitude, notant que Viking 2 a trouvé moins d'oxydants que Viking 1 en sa position plus au nord. Phoenix débarquait encore plus au nord.. Les données préliminaires de Phoenix ont indiqué que le sol de Mars contient des perchlorates, et peut ne pas être ainsi aussi favorable à la vie qu'on le pensait. Le pH et la salinité ont été considérés comme bénins au point de vue de la biologie. Les analyseurs ont également indiqué la présence de l'eau liée et du CO..
Mars Science Laboratory, un lancement par la NASA prévu fin de 2011, comprendra des instruments et des expériences visant à rechercher, des conditions passées ou présentes compatibles avec l'activité biologique.
La NASA envisage de lancer l'Astrobiology Field Laboratory en 2016, pour aider à répondre à la question de la vie sur Mars. Le Mars Exploration and Payload Analysis Group est chargé de décider quelles seront les expériences de la mission.
Il a été préconisé pour les futures missions des échantillonnages à différentes profondeurs sous la surface, où, d'après certains, l'eau liquide pourrait se trouver et où les micro-organismes peuvent survivre aux radiations cosmiques.
Mars Sample Return : La meilleure expérience de détection de la vie est l'examen sur Terre d'un échantillon du sol de Mars. Toutefois, la difficulté de fournir et de maintenir les supports de vie au cours des mois de transit depuis la planète Mars reste à résoudre. Fournir l'environnement et répondre à des besoins nutritionnels encore inconnus est une gageure. Si des formes de vie sont retrouvées mortes dans un échantillon, il sera difficile de conclure si ces organismes étaient en vie au départ.