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La recherche de la matière organique et de la vie sur Mars

mercredi 7 novembre 2001, CDIM-OVNI


LA RECHERCHE DE LA MATIERE ORGANIQUE ET DE LA VIE SUR MARS

par Gérard DEMARCQ professeur honoraire (géologie et paléontologie)

Quelle est la portée de la question ?

Il y a quelques décennies, dans les années 50, on ne savait pratiquement rien sur les caractéristiques géologiques, topographiques et physico-chimiques de la planète Mars. Il était donc loisible d’imaginer des formes de vie sur son sol et, tant qu’à faire, que s’y soient développés des humanoïdes extra-terrestres. On sait maintenant qu’il n’en est rien. Mars va nous permettre l’installation de bases spatiales et peut-être déjà nos Grands Ancêtres Initiateurs (c’est ma théorie des Paraterrestres) l’ont-il déjà réalisé il y a 20 ou 25.000 ans.

La question de la vie sur Mars rebondit dans l’actualité avec l’information lancée par la NASA et bien travaillée par les médias : celle de la météorite fossile ALH84001, datée de 4.500 Ma, tombée en Antarctique il y a quelques Millions d’années. Elle renfermait des hydrocarbures aromatiques polycycliques et des formes de nanno- (et non micro-) organismes de 0.2 micron. Elle serait, par analogie pétrographique, originaire de Mars. Je mets tout cela au conditionnel car la roche en question ne semble pas être d’origine sédimentaire mais ignée (éruptive), ce qui est gênant. Il faut attendre des vérifications.

Mais il est possible que, peu après son accrétion en tant que planète tellurique, Mars ait bénéficié de conditions de jeunesse physico-chimique et hydrique. Essayons de comprendre.

Actuellement, l’atmosphère de Mars, très tenue, renferme essentiellement du gaz carbonique, avec des traces d’azote, d’argon, de vapeur d’eau, d’oxygène O2 et d’ozone O3. Les calottes polaires, fines strates hivernales de givre, seraient constituées l’une de glace hydrique, l’autre de glace carbonique ou uniquement de glace hydrique selon les récentes données.

Il est possible que dans les profondes dépressions de la surface de Mars, si riche en reliefs, des traces d’eau solides et éventuellement ( ?) liquide, puissent exister dans les interstices du sol. Il n’est donc pas impossible, théoriquement, qu’une matière organique ait pu se former, les composés azotés ayant été apportés comme les autres par l’espace à partir de l’azote.

En tous cas il faut parler au passé, du temps où Mars avait une atmosphère plus épaisse et peut-être une proportion d’eau plus grande, deux conditions qui ont effectivement exister il y a 3 à 4 milliards d’années. Mars, de masse plus faible que la Terre, a subi des « fuites » de CO2 et de N2 ; une faible partie de l’eau est restée sous forme de glace.

Les vestiges d’une ancienne phase hydrique : rôle des argiles

Mars ne fournit pas actuellement les caractéristiques d’une planète viable, mais elle l’a peut-être été dans un lointain passé. De ce fait, il sera très intéressant de savoir ce que livreront les sédiments les plus anciens qui pourraient avoir été conservés dans les dépressions les plus basses de sa topographie. Comme support à ce problème on se reportera à l’article sur Mars de Michael H.Carr dans The New Solar System, 1990, pages 53 à 64.

A ce propos des gaz et de l’eau sur Mars, rappelons les expériences de recherche de matière organique éventuelle dans les prélèvements opérés en 1976 par les deux engins explorateurs Viking 1 dans le secteur de Chryse et Viking 2 dans le secteur d’Utopia, distants de 5.000 km. Retenus pour des contraintes de technique balistique (C.Sagan, 1981, p.117 sqq, particulièrement p.125), ces deux sites n’offraient pas de bonnes possibilités de recherche de forme de vie éventuelles.

Sur les sept expériences de mélange de « soupe organique stérile » avec le sol martien, deux furent toutefois décomposés par un élément indéterminé du sol. Des gaz terrestres se combinèrent chimiquement au sol dans les sept cas.

Ces réactions avec échanges gazeux sont interprétées comme dues à la présence de peroxydes. Il est probable que ces phénomènes sont dus à des réactions physiques (adsorption, absorption, catalyse) et chimiques avec les silicates du groupe des argiles, qui sont des silicates d’alumine hydratés.

Les argiles ont une structure « phyllitique », c’est-à-dire formée de fins feuillets de tétraèdres d’oxyde de silicium (SiO4)4-. Avec et entre les feuillets silicatés s’associent de nombreux ions métalliques (Al, Mg, Fe) et métalloïdiques (K, Na).

Sur Terre leurs propriétés et leur rôle dans l’évolution de la croûte terrestre sont très importants ; il y a surtout des argiles d’altération (par hydrolyse des autres silicates) et un peu d’argiles de néoformation.

Or il est probable qu’il y a des argiles en certains points du sol de la planète Mars, puisque les roches basaltiques de la croûte martienne contiennent des silicates et qu’il a pu avoir des phénomènes d’hydrolyse (voir plus loin). De plus il y a des argiles dans les météorites dont Mars a dû hériter. Les spectres infra-rouge sont compatibles avec la présence d’argiles.

Les argiles réalisent des cycles de transformation entre elles en fonction des conditions du milieu (eau, température, pression etc...). En fonction de la température et de l’humidité, il se forme, entre autres, des argiles d’altération du groupe de l’illite (contenant AL et K) et du groupe des smectites dont la montmorillonite (teneurs variables en Na, Al, Fe et Mg) ; ces minéraux argileux possèdent des feuillets en trois couches, dont l’intervalle varie en fonction de la teneur en eau. La roche de ce type qui chimiquement s’en approche le plus sur le sol de Mars est une montmorillonite ferreuse et gypsifère.

Dans le paragraphe précédent j’ai cité les hydrocarbures aromatiques polycycliques découverts dans l’espace ; on nous dit qu’ils ont une structure en feuillets d’atomes de carbone. Voilà une analogie de structure qui pourrait faire penser à une combinaison possible par intercalations de feuillets de HAP et d’argiles. A priori il n’est pas impossible de trouver sur Mars, dans certaines zones privilégiées, l’association « fossilisée » de ces corps.

On peut aussi effectuer en laboratoire des expériences de simulation dans les conditions physico-chimiques primitives, non seulement de Mars mais d’un modèle de planète viable moyenne. Pour cela il faut que la matière organique cosmique, après la phase de « brûlage » par l’accrétion des grands impacts protoplanètaires, ait eu le temps de s’accumuler de nouveau et d’évoluer vers une matière organique élaborée.

Quand à l’eau, elle intervient de trois manières dans les argiles : dans leur composition même, en adsorption (phénomènes de surface des minéraux phyllitiques) et en imbition (ce qui les rend plastiques).

Sur Terre la matière organique, amorphe ou vivante, est souvent bien conservée dans les argiles, pour peu que celle-ci restent dans une certaine fourchette de teneur en eau d’imbition. On sait qu’une argile sèche absorbe l’eau comme une éponge, jusqu’à atteindre son seuil de plasticité : elle est alors saturée et devient imperméable. Au delà, la surcharge en eau conduit à une vase, comme la boue. Une argile saturée imperméable est en plus réductrice, comme le sédiment vaseux qui lui donne naissance par compaction.

Ces deux caractères, imperméable et initialement réducteur, leur permettent de conserver et de protéger les matières organiques qui s’y trouveraient renfermées. Mais si l’argile se dessèchent, surtout à la surface du sol, elle perd son imperméabilité et son caractère réducteur. Elle est alors facilement sujette à l’érosion mécanique, surtout par l’action des vents, si violents sur Mars.

Les phénomènes d’oxydation, par exemple du fait de l’action des peroxydes de fer, ont pu détruire toute la matière organique. C’est tout le problème de la planète Mars. La matière organique, dispersée par les vents pendant des centaines de millions d’années, risque de n’avoir plus guère de signification paléobiologique du fait de sa décomposition en petites molécules par le craking dû aux atteintes physico-chimiques.

Sur les pentes de certains reliefs martiens, les observations des engins spatiaux soviétiques et américains avaient déjà, en 1971, repéré des tracés d’érosion en chevelu dont la morphologie évoque typiquement une origine hydrographique, comme l’on voit des réseaux hydrographiques fossilisés sous les sables désertiques du Sahara.

D’où l’hypothèse que, très anciennement, de l’eau liquide avait existé sur Mars : des ruisseaux ou des rivières auraient alors creusé ces formes de reliefs. Elles convergent vers des « vallées » plus vastes.

On peut penser alors que leur confluence indiquerait la position de zones déprimées pouvant être d’anciens lacs : on y trouve des dépôts alluvionnaires (Science et Vie, n° 905, février 1993, p.25). Mais cette morphologie hydrographique est très ancienne. Des cratères d’impacts s’observent en effet dans le lit de certaines dépressions, par exemple dans celle de la « rivière » Kasei Vallis (C.Sagan, 1981, p.121, illustration).

Selon J.Heidmann (1992, p.203), cette phase hydrique ancienne de Mars aurait pu persister pendant 700 à 1.100 millions d’années, avant que la température moyenne ne chute définitivement en dessous de 0° C, rendant alors impossible une circulation même locale d’eau liquide. En réalité il n’est pas prouvé que ces formes d’érosion soient dues à de l’eau liquide : il pourrait simplement s’agir de l’action érosive de coulées boueuses, dues à la fonte de la partie superficielle du permafrost régolotique.

Les flux de masses sableuses sèches mobilisés par le vent provoquent elles-mêmes de véritables torrents et cascades de sable, ainsi que l’on peut le constater dans les reliefs des zones arides : j’en ai observé dans les savanes ouvertes du Sénégal ; mais ces phénomènes d’érosion éolienne sont-ils valables à grande échelle ?

Les conditions à réunir pour espérer découvrir de la matière organique sur Mars

Pour savoir s’il y a eu de la matière organique sur Mars, il faudra réunir plusieurs conditions. D’abord opérer les prélèvements et les expériences dans les zones les plus basses, par exemple en certains points de la grande dépression de Vallis Marineis. Là, dans des bassins fermés (les géologues disent endoréiques), des sédiments se sont déposés.

Mais ils doivent l’avoir été par l’eau plutôt que par le vent si l’on veut que les argiles soient d’origine sédimentaires aquatique afin d’avoir pu piéger et conserver la matière organique amorphe et / ou vivante. Le site de Chryse avait initialement été choisi pour Viking 1 (C.Sagan, 1981, p.119) « à la jonction de quatre vallées sinueuses que l’on pense avoir été creusées par des cours d’eau à d’autres époques plus anciennes de l’histoire de Mars ». Mais (ibidel, p.120) ... « le lieu d’atterrissage choisi tout d’abord se révéla, après examen des photos prises par la station orbitale et des cartes radar, beaucoup trop dangereux » et un autre lieu fut décidé, « mais loin de la jonction des quatre anciens lits de rivières ».

Pour Viking 2 (ibidem, p.120) la région d’Utopia fut choisie, pour les mêmes raisons techniques de sécurité, à la place du site de Cydonia où « il y aurait eu des chances non négligeables de trouver de petites quantité d’eau » ; or Utopia était moins favorable aussi.

En toutes connaissance de cause, les emplacements ne répondaient donc pas au premier critère, celui d’une zone basse de type bassin endoréique ancien. La seconde condition est d’opérer des prélèvements sous la surface pour éviter les altérations physiques et chimiques ainsi que les remaniements éoliens avec redéposition.

Autrement dit il faut prélever « en place », comme disent les géologues (qui sont forcément terre à terre). Pour cela il y a deux possibilités. Dans le premier cas il se pourrait que les éventuelles couches sédimentaires les plus anciennes aient été surcreusées par une phase d’érosion postérieure, ou qu’elles aient été affectées par un plan de faille : elles présenteraient ainsi, comme sur Terre, une « coupe géologique » dont les strates seraient à l’affleurement.

Tout dépend de la tectonique martienne, qui semble peu active (je ne parle pas des phénomènes volcaniques). Il n’y a pas de mobilisme de « plaques » comme sur Terre : la croûte primitive martienne, saturée de cratère, constitue de vastes zones basses ; les terrains volcaniques forment des plateaux élevés (ibidem, p.24) ; la répartition entre les deux est dissymétrique d’un hémisphère à l’autre. Mais il se pourrait qu’il y ait eu, dans les premiers temps de la planète, des phénomènes tectoniques avec des jeux verticaux : le grand canyon équatorial est probablement un rift.

Si ces « affleurement en coupe » existaient, il faudrait commencer par les repérer puis par envoyer un engin mobile faire les prélèvements en fouillant quelque peu en profondeur. S’il n’y a pas d’affleurements de sédiments en coupes géologiques, comme c’est probable, il faudra alors procéder à des forages à la surface des plaines des bassins sédimentaires, là où elles ne sont pas « encrassées » par des dépôts éoliens ou des éboulis. Les forages seront du reste utiles dans tous les cas, même s’il y avait des affleurements sédimentaires. On pourrait alors faire des prélèvements en profondeur, dans des niveaux argileux en place, non altérés, susceptibles de fournir les meilleurs conditions de préservation de la matière organique. Bien sûr, si la mission spatiale avait un gros budget, on pourrait procéder à un véritable sondage géologique avec des prélèvements à plusieurs niveaux. J’ose prononcer ici le mot de stratigraphie martienne.

En 700 millions d’années, il a pu s’accumuler une épaisseur appréciable de dépôts « lacustres ». Il suffirait de quelques mètres ou dizaines de mètres pour remonter dans l’histoire sédimentaire de ces dépôts, comme sur Terre.

Et si une vie primitive a été possible sur Mars il y a quatre milliards d’années, on pourrait, avec un peu de chance, retracer son évolution et en dater les étapes par la physique isotopique. Je me permets une remarque à cette occasion : qu’on envoie un géologue lors de la première mission habitée et non lors de la dernière, comme cela a été le cas pour la Lune avec Harrison Schmidt...

Une telle exploration ne sera possible que dans quelques décennies, mais elle aura une très grande importance car ce sera un test capital pour étayer nos hypothèses sur la présence de la matière organique sur une planète viable (origine interstellaire, formation physico-chimique, interaction des deux).

Des équipes humaines seront peut-être sur place vers 2025-2030. A mon avis, de tels programmes doivent être menés avec autant de persuasion et de moyens que celui de SETI...

Jusqu’où a pu évoluer la matière organique pour une vie sur Mars ?

La question est en effet de savoir si, en admettant l’hypothèse d’une durée de 700 à 1.100 millions d’années pour la phase hydrique ancienne, celle-ci a été suffisante pour que la matière organique initiale ait évolué. D’après ce qui a été dit il est possible que des progénotes et peut-être des viroïdes on eu le temps de se former : mais comment se seront-ils « fossilisés » ?

Quand à l’étape « bactéroïde », c’est à la limite du possible : si l’on prend le modèle de la Terre il y a une marge de sécurité qui penche plutôt du coté favorable... du moins pour le niveau bactéroïde inférieur (protobactéroïde). La preuve de l’existence de bactéries sur Terre débute vers 3.500 millions d’années (on a même des soupçons à 3.800 millions d’années !).

Si le « calendrier protobiologique » a été le même sur Mars, il devrait y avoir eu des bactéries, du moins des bactéroïdes... Le jeu vaut donc la chandelle, comme l’on dit ici bas ! SI l’on trouvait sur Mars des organismes de statut procaryote, la preuve serait faite qu’au moins le démarrage du « modèle Terre » n’est pas unique et que la vie sur la base de la matière organique

carbonée peut être retrouvée ailleurs. Et si l’on trouvait des stromatolithes sur Mars !

Après tout pourquoi pas, c’est à la limite du possible, puisque ces encroûtements carbonatés sont dus à l’activité des cyanobactériales, qui sont des procaryotes ; et on les connaît sur Terre il y a environ 3.500 millions d’années, à l’époque où l’atmosphère était encore réductrice. Il faudra procéder aussi à la recherche de chlorophylles fossiles éventuelles.

ll y a 4 types principaux de chlorophylles, nommés a, b, c et d. Les deux premiers sont propres aux végétaux supérieurs, les autres aux végétaux inférieurs et la bactériochlorophylle est dans le groupe d. Sur Terre on a trouvé des dérivés de la chlorophylle, le pristane et le phytane, dans les couches de Gunflint (1.900 millions d’années) ayant livré les plus anciennes « microflores » bien conservées et variées.

D’autres analyses récentes portant sur des formations datées de 2.700 millions d’années auraient aussi donné des résultats positifs. Sur Mars on pourrait en trouver des traces : c’est aussi à la limite du possible, si tout n’a pas été oxydé... Si l’on ne trouve rien lors des premiers essais, il faudra en refaire d’autres. Le principal est de placer le premier atterrissage martien dans une zone particulièrement bien choisie pour que des déplacements habités et / ou robotiques puissent se faire dans le secteur.

A la différence du programme SETI, on ne peut en effet travailler en absolue continuité sur Mars pendant des décennies mais de manière fractionnée, à moins d’y installer une vaste base totalement équipée dès le début.

Une autre possibilité serait de coupler ces recherches avec des forages, mais cela prend une toute autre envergure. S’il y a eu de l’eau anciennement sur Mars et puisqu’il n’y en a plus en surface, il est probable qu’il en reste à l’état de glace en profondeur... avec des traces possibles de matière organique.

Mais que veut dire profondeur ? Mis à part les éventuels sédiments des bassins endoréiques, on peut trouver sous le régolite des amas de poussières silicatées que les vents peuvent ne pas avoir totalement remaniés : sont-ils suffisamment épais pour avoir conservé de la glace ? On trouvera surtout des immensités basaltiques primitives et des laves des anciens volcans.

Peut-être, comme à la périphérie de l’immense volcan Olympus, existe-il des laves poreuses qui renfermeraient de la glace ? Donc il faudrait commencer par établir, par détection spatio-orbitale basse, une carte géologique détaillée de la planète. Les procédés radio-électriques de télédétection devraient y parvenir : du reste, la carte géologique de Mars existe déjà à grande échelle.

Et l’UFOLOGIE dans tout cela... ?

Nous avons beaucoup à attendre des résultats des deux missions USA de 1997. Qu’apporteront-elles de nouveau pour l’exobiologie ? Et pour l’ufologie ? Avec la précision attendue des images, pourquoi pas des traces ou des photos d’engins, ou même de géoglyphes... ?

Des précisions sur la colline sculptée en visage (« the face ») et sur les pyramides taillées de Cydonia Mansae, repérées à proximité par G.Gruais et G.Mouny (de Guizeh à Mars, Edit. du Rocher, avril 1997), associées à des structures au sol géométriques non naturelles ?

Nos « OVNIens » sont-ils des extra-terrestres ou des para-terrestres ? J’ai démontré qu’il n’y avait statistiquement aucune chance qu’une différenciation exobiologique humaine ou humanoïde se soit réalisée sur quelque planète viable possible de l’univers, seulement des bactéroïdes.

Alors nos Grands Ancêtres Initiateurs seraient encore présents partout dans notre système solaire, y compris notre Terre !


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AUTEUR :
-CDIM-OVNI
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