Le rover Perseverance Mars de la NASA travaille dans le cratère Jezero depuis cinq ans, à la recherche des « empreintes chimiques » laissées par divers processus géologiques ou chimiques sur Mars il y a des milliards d'années. Il a déjà trouvé du carbone organique à l’intérieur de plusieurs roches, mais il a fallu forer ou procéder à une abrasion pour l’exposer.Les derniers résultats montrent que dans une zone d’affleurement appelée Neretva Vallis, au bord d’un ancien chenal fluvial, Perseverance a détecté du carbone macromoléculaire complexe directement à la surface des roches exposées.

Ashley E. Murphy, auteur principal de l'étude et chercheur au Planetary Science Institute de Tucson, en Arizona, a déclaré : "Pour autant que nous le sachions, c'est le cas où de la matière organique a été détectée au niveau le plus profond de la surface de Mars." Sur Terre, des matériaux carbonés aussi abondants et macromoléculaires impliquent généralement qu’ils ont des origines biologiques. Cependant, il n'est toujours pas possible de tirer des conclusions sur le type de carbone présent sur cette roche nommée "Bright Angel" et d'où il vient. Pour vraiment trouver la réponse, je crains qu’il faille rapporter l’échantillon au laboratoire terrestre.

L’instrument UV Raman se verrouille sur le signal du « carbone macromoléculaire »

La clé de cette découverte réside dans le spectromètre ultraviolet Raman sur le bras robotique "Perseverance" - SHERLOC, qui signifie "Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals". L'instrument émet un laser ultraviolet profond sur une cible, puis analyse les minuscules changements d'énergie de la lumière réfléchie pour identifier la présence de liaisons chimiques spécifiques.

Entre les jours martiens (sol) 1180 et 1218, Perseverance a pointé son laser ultraviolet sur quatre points d'observation dans la région de Bright Angel. L’une des roches, appelée Steamboat Mountain, a été traitée comme une roche normale et utilisée comme échantillon témoin. Les signaux spectraux de trois autres roches, nommées « Cheyava Falls », « Apollo Temple » et « Walhalla Glades », montrent tous la présence de carbone macromoléculaire. Ce signal est appelé « bande graphitique » (G-band), qui se caractérise par un réseau complexe réticulé par un grand nombre d'atomes de carbone réduits. Il a une forte stabilité chimique et thermique et n'est pas facile à décomposer.

Selon la précision des instruments de Perseverance, le matériau est similaire au kérogène sur Terre. Mais l’équipe de recherche a délibérément évité d’utiliser le terme « kérogène », car sur Terre, le kérogène est presque entièrement dérivé de matériel biologique, principalement des restes de micro-organismes enfouis depuis des millions d’années. Murphy a expliqué : « Le mot « kérogène » a une signification biogénique évidente, et nous préférons utiliser « carbone macromoléculaire » pour indiquer que son origine est incertaine et peut être soit un processus biologique, soit un processus non biologique. L’équipe a particulièrement souligné que le carbone macromoléculaire actuellement trouvé sur les roches martiennes peut tout à fait être produit par des processus non vivants.

Éliminer les « artefacts d’instruments » et les « passagers contaminés »

Dans un travail de détection aussi sensible, un résultat anormal soulève généralement deux questions principales : s’agit-il d’un artefact de l’instrument lui-même ? Serait-ce des polluants apportés de la terre ? L’équipe de recherche a également suivi cette idée et a étudié un par un.

Premièrement, les scientifiques craignaient que le signal détecté provienne de la fenêtre avant en quartz fondu de SHERLOC, plutôt que de la surface de la roche. Il convient de noter que "Bright Angel" est l'endroit où SHERLOC a mené ses premières observations scientifiques après la rupture du cache-poussière. Le mécanisme de mise au point ayant été forcé de se désactiver, l’équipe a dû adopter un nouveau modèle de travail. Pour confirmer les performances dans le nouveau mode, Kyle Uckert, chercheur principal adjoint du Jet Propulsion Laboratory (JPL) aux États-Unis, et ses collègues ont effectué des tests spectroscopiques sur l'optique de vol de secours dans le laboratoire au sol et ont observé à plusieurs reprises des zones vierges et des cibles d'étalonnage connues sur Mars pour vérifier si l'instrument fonctionnait normalement.

La confirmation finale est venue de la cible de comparaison "Steamboat Hill". Uckert a déclaré: "Il n'y a pas de signaux spectraux de bande G provenant d'autres cibles rocheuses à proximité." Cela montre que le signal de la bande de graphite sur la roche "Bright Angel" ne provient pas du matériel de l'instrument, mais est bien lié au matériau à la surface de la roche spécifique.

La deuxième question est le risque de contamination : ces matières organiques pourraient-elles être des « auto-stoppeurs » amenés par le rover martien depuis la Terre ? Les scientifiques ont souligné que le foret utilisé par « Perseverance » pour abraser la surface de la roche a été strictement stérilisé avant le lancement, et qu'un signal en bande G aussi puissant n'a jamais été vu auparavant lorsqu'il a été utilisé sur de nombreuses roches dans le cratère Jezero. Plus important encore, la roche « Cheava Falls » n’a jamais été directement en contact avec aucun matériel, et le rover n’enlève la poussière à sa surface que par injection d’azote. La roche témoin "Steamboat Mountain" présentait à nouveau un blanc - aucune preuve spectrale de matière organique. Uckert a souligné : "Il n'y a aucune preuve de matière organique dans son spectre." Sur la base de ces étapes d'exclusion, l'équipe estime que le signal de carbone macromoléculaire sur la roche « Bright Angel » est plus susceptible d'être un matériau martien local plutôt qu'une contamination provenant de la Terre.

Associé à différents minéraux, suggérant de multiples événements de « séquestration du carbone »

Après avoir essentiellement confirmé que le signal est authentique et fiable, l’équipe de recherche a analysé plus en détail les combinaisons minérales à proximité de ces carbones macromoléculaires, dans l’espoir de déduire le processus de formation et d’enrichissement des matériaux carbonés. "Ces environnements chimiques associés suggèrent que l'insertion de carbone pourrait s'être produite lors d'au moins deux événements distincts de l'histoire géologique", a déclaré Murphy.

Dans les roches du Temple d’Apollon, les signaux macromoléculaires du carbone sont concentrés avec des minéraux carbonates et sulfates, des minéraux qui sont généralement le produit de l’eau circulant à l’intérieur des roches plus anciennes et se déposant dans les pores. Dans les roches du « Valhalla », le carbone macromoléculaire est distribué dans des sédiments riches en siliciclastique. Murphy pense que cette différence représente probablement au moins deux périodes de stockage : premièrement, lorsque la matière organique était enfouie dans les roches avec les sédiments boueux au fond des anciens lacs ; Deuxièmement, lorsque les eaux souterraines ont reflué ultérieurement à travers ces roches enfouies, laissant de nouveaux minéraux carbonatés et sulfates en place avec le matériau carboné.

Cependant, la question clé de savoir si le carbone présent sur les roches de Bright Angel est réellement un vestige de l'ancienne vie martienne restera ouverte à court terme. Uckert a déclaré : « Le but de la conception de la charge utile scientifique de « Persévérance » n'est pas de faire une distinction directe entre les processus abiotiques et biologiques, mais d'identifier les échantillons de roches les plus précieux et les plus indicatifs sur Mars afin de préparer d'éventuelles futures missions de récupération d'échantillons.

Earth Lab doit donner une réponse plus claire

Kevin P. Hand, scientifique en chef du projet « Persévérance » et chercheur au JPL, a souligné que bien que les instruments actuels soient assez avancés, leurs capacités sont encore limitées par rapport à la « technologie analytique de classe mondiale » sur Terre. "La combinaison d'instruments que nous avons à bord du rover est excellente, mais elle n'est rien en comparaison de la technologie de premier ordre disponible dans nos laboratoires au sol", a déclaré Hand.

Hand s'intéresse particulièrement à la signature isotopique du carbone dans les roches Bright Angel, car les rapports isotopiques devraient fournir des indices sur l'implication de la vie. Il espère également analyser la chiralité de ces molécules liées au carbone à l'avenir : dans les systèmes de vie sur Terre, la préférence d'une molécule pour une certaine direction « chirale » est un signal biologique fort. Hand a ajouté : "Si nous avons la possibilité de rapporter des échantillons sur Terre, nous pouvons également utiliser les microscopes les plus puissants pour rechercher d'éventuels fossiles microbiens, fournissant ainsi des preuves plus intuitives des activités de vie passées sur Mars."

Dans le même temps, l’équipe de recherche a également souligné que les mécanismes de production non vivants de ce type de carbone macromoléculaire ne manquent pas actuellement. Dans certains environnements, les réactions entre les fluides et les roches peuvent synthétiser des composés organiques sans aucune intervention de la vie. Murphy souligne que sur Terre, le carbone trouvé à proximité des minéraux carbonatés peut parfois être attribué à des réactions chimiques eau-roche et parfois à une activité microbienne, en fonction de l'environnement géologique. Hand a exprimé l’espoir que Perseverance pourra trouver davantage de roches de ce type sur Mars qui méritent une étude approfondie avant que les échantillons ne soient ramenés sur Terre.

"En ce moment, nous explorons la zone à l'extérieur du cratère Jezero - et les roches sur notre chemin actuel sont probablement parmi les plus anciennes qu'un rover ait jamais étudiées", a déclaré Hand. "Si la vie existait sur Mars au début de son évolution, nous pourrions trouver des indices dans ces roches anciennes." Ce résultat de recherche a été publié dans Science Advances (Science Advances), le numéro d'article est 2026 adx0047.