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08/04/2012

Antarctique – Le lac Vostok, un univers sous la glace (3)

 

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotDepuis que les hommes ont entrepris d'explorer leur monde, ils ont développé des techniques pour découvrir les océans. D'abord à la nage, puis en bateau, avant d'inventer le sous-marin en 1624. Le record du monde de plongée est détenu, non pas par James Cameron – le réalisateur du film Titanic en mars 2012, mais par le professeur suisse Jacques Piccard. A bord de son bathyscaphe Trieste, il est descendu dans la fosse océanique des îles Marianne à – 10 916 m, le 23 janvier 1960. Notez ici que son père, le Pr Auguste Piccard, a inspiré au dessinateur belge Hergé le personnage du Pr Tournesol (Photomontage : Javier Pelàez, 2011).

D'où mon surnom, un peu modifié, à la rédaction de Midi Libre et dans ce blog...

Pour découvrir ce qui vit dans le lac Vostok, pas question d'y envoyer un sous-marin avec des hommesvostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobot à l'intérieur. S'il a fallut 40 ans aux Russes pour l'atteindre, en forant un trou de 13 cm de diamètre dans la glace, il faudrait des siècles pour y percer un trou de 4 m ! D'où l'idée d'un sous-marin miniature, en forme de cigare ou de sphère, qui descendra au bout d'un câble l'alimentant en électricité et lui permettant de renvoyer en surface ses images et ses observations. Cet engin existe déjà : des plongeurs ont effectué des tests très concluants l'an dernier, sous la banquise des côtes de l'Antarctique.

L'un des problèmes majeurs de cette plongée d'exploration consiste à ne surtout pas polluer le lac sous-glaciaire. Rappelez-vous que dans l'épisode 2 de cette série, j'ai expliqué que l'eau de Vostok n'a pas eu de contact avec le monde extérieur depuis des dizaines de milliers d'années. Il suffirait qu'un peu d'huile ou un objet quelconque se détache de l'engin pour qu'il modifie la composition de l'eau. Cela mettrait en péril les formes de vie – encore une fois hypothétiques, dans l'état actuel de nos connaissances – qui y prospèrent et fausserait définitivement les observations. Les scientifiques travaillent donc avec la plus grande prudence ; ils préfèrent prendre leur temps afin de tout bien préparer, avant de tenter la grande plongée.

 De l'Antarctique à Europe

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotSi cette tentative réussit, les chercheurs pourront alors tourner leurs regards vers... le ciel. Parce que de la glace, il y en a partout dans notre système solaire. De la glace de gaz carbonique aux pôles de Mars (photo : NASA/JPL), mais surtout de la glace d'eau à la surface des satellites des grandes planètes. Les deux plus intéressants pour la recherche de la vie sous la banquise se nomment Europe et Ganymède. Découverts par l'astronome italien Galilée en 1610, ils tournent autour de Jupiter en compagnie de 64 autres satellites naturels.

Ce qui les rend si intéressants, c'est qu'entre la glace en surface – dont l'épaisseur varie entre 2 et 10vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobot km – et la roche qui enserre un noyau chaud, il existe un océan ! (Dessin : NASA/JPL) La sonde américaine Galileo, qui a exploré le système de Jupiter entre et , en a donné la quasi-certitude aux scientifiques de la NASA, l'Agence spatiale américaine. En pensant aux formes de vie qui existent à 4 000 m de profondeur dans l'océan Atlantique, sans soleil ni chaleur (voir l'épisode 2), les chercheurs pensent que la vie est possible sous les glaces des deux satellites. Microbes, plantes, poissons ? Pour l'instant, c'est l'inconnu total. Raison de plus pour aller y voir de plus près.

Là non plus, hors de question d'y envoyer des hommes. Les technologies n'existent pas encore pour envoyer un vaisseau spatial habité à plus de 700 millions de kilomètres de la Terre : trop complexe, trop lourd, trop dangereux et trop cher, du moins pour l'instant – 2001, l'Odyssée de l'espace reste encore de la science-fiction. En revanche, envoyer des robots, les hommes savent le faire depuis 50 ans. Regardez les deux petits véhicules à roues explorant Mars depuis janvier 2004 (*) : ils étaient garantis pour... 90 jours !

 Sous-marin planétaire

Voilà pourquoi les expériences conduites pour le lac Vostok seront très utiles. La NASA compte envoyer un ou plusieurs mini-sous-marins pour explorer les océans d'Europe et de Ganymède. Le voyage ne sera pas difficile : la sonde New Horizons (nouveaux horizons) voyage actuellement vers Pluton, à 5,9 milliards de kilomètres de la Terre, où elle arrivera en 2015. Le plus compliqué sera de percer l'épaisse croûte glacée d'Europe. Car l'engin devra se débrouiller là-bas tout seul, avec seulement un gros ordinateur à bord et une liaison radio avec la Terre. Les contrôleurs de la NASA n'ont pas fini de transpirer...

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotL'idée est d'installer le sous-marin miniature dans une sorte de gros pieu pointu en métal très dur  (dessin : NASA/JPL) , qui fera son trou en percutant la surface là où la glace sera la moins épaisse. Il devrait ainsi atteindre l'eau sous la glace. Là, la paroi du pieu s'ouvriraet le robot débutera sa plongée sans retour (vidéo : 2007 auto.des.sys, Inc.).

Il sera, comme à Vostok, relié au pieu par un câble très long pour l'électricité et la transmission des observations, à moins qu'il n'envoie ses informations par ultrasons, comme les baleines, ou ne pénètre dans la glace grâce à un véhicule à roues automatique. Le cryobot (robot des glaces), comme ils l'appellent en Californie, sera équipé de caméras à haute définition et en 3D, de projecteurs (il fait nuit noire sous la glace), ainsi que d'un petit laboratoire qui aura pour tâche d'analyser l'eau. Et, peut-être, d'y découvrir des bactéries.

 Sommes-nous seuls ou pas ?

Car c'est cela le plus important : les hommes se sont toujours demandés si la Terre était la seule planète abritant la Vie dans l'Univers.

Si l'engin ne repère rien dans l'océan d'Europe, cela ne voudra pas dire que la Vie n'existe que sur Terre. Il faudra alors partir bien plus loin, sur les planètes tournant autour d'autres étoiles, à des dizaines d'années-lumière de nous. Dans quelques siècles.

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotSi le robot observe ne serait-ce qu'un seul microbe, cette découverte changera profondément la manière dont les hommes voient l'Univers (photo : Hubble) dans lequel ils habitent et dont ils sont nés. Cela voudra dire que la Vie est un phénomène universel, qu'elle est capable de se développer même dans des environnements très différents du nôtre, qu'elle peut prendre des formes encore plus étranges ou plus belles que celles qui peuplent notre planète.

Cela voudra dire également que d'autres espèces intelligentes, qui ne nous ressembleront pasforcément ou pas du tout, pourraient peupler le cosmos. Et qu'un jour très très lointain, nous pourrons peut-être communiquer avec eux. N'oubliez jamais que les hommes ont toujours espéré ne pas être seuls dans l'Univers.

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Parce que finalement, un Univers aussi grand rien que pour nous, ce serait quand même un peu dommage, non ?

                                                                    PHILIPPE DAGNEAUX

 (*) marsrovers.jpl.nasa.gov/home/index.html

28/03/2012

Antarctique – Le lac Vostok, un univers sous la glace (2)

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eau« Eau, tu n'as ni goût, ni odeur, ni arôme », écrivait Antoine de Saint-Exupéry, l'auteur du "Petit prince",  dans son merveilleux roman « Terre des hommes ». Il précisait : « Tu n'es pas nécessaire à la vie : tu es la vie ». Car sur notre Terre, et peut-être ailleurs dans l'Univers, l'eau est à la base même de la Vie. Elle seule permet, à notre connaissance, le mélange des éléments chimiques qui, du carbone à l'oxygène, ont provoqué la naissance et l'évolution des millions d'espèces, animales et végétales, qui peuplent notre planète.

 Alors, quel rapport avec le lac Vostok ? Cette eau, qui n'a eu aucun contact avec l'atmosphère terrestre depuis des dizaines de milliers d'années, constitue peut-être une oasis sous la glace. Non au sens saharien du terme (avec palmiers et chameaux), mais une oasis de vie, avec des espèces qui se seront développées, isolées des millions d'autres qui peuplent notre planète (*). Attention, pas la peine de rêver à des monstres, comme dans les livres de science-fiction ! Les scientifiques y découvriront certainement des bactéries, des êtres microscopiques unicellulaires – constitués d'une cellule et non de milliards comme nous.

 Comment le sait-on ? Avant de parvenir juste au-dessus de la surface du lac Vostok, leslac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eau Russes ont analysé certaines des carottes. Ils y ont découvert des colonies de bactéries (en marron clair sur la photo), endormies dans la glace depuis plusieurs milliers ou centaines de milliers d'années.

Vous avez bien lu : endormies ! Contrairement à ce que l'on croit, ce n'est pas parce qu'un être biologique est coincé dans la glace qu'il meurt, du moins dans le monde des bactéries.

Cet état s'appelle la dormance d'une bactérie.

 

C'est si bon, le froid !

 Imaginez-vous en bactérie. Vous mangez, vous bougez, vous vous reproduisez... et tout-à-coup votre environnement change. Il fait très froid, l'eau qui vous entoure gèle peu à peu, menaçant l'eau de votre corps de se figer aussi. Et de vous tuer. Comme vous êtes un microbe extrêmophile – car vous adorez les conditions extrêmes –, vous produisez alors une sorte d'antigel, qui va empêcher ce gel. Et pour perdre le moins de substance possible, vous vous endormez. Oh, pas comme un ours qui va hiberner.

 La dormance est un état très particulier, qui vous permet de survivre alors que vous n'avez presque plus rien à manger et à boire, que la température glaciale vous interdit tout mouvement. Vous continuez à vivre, mais extrêmement lentement, au ralenti extrême.

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauEn examinant de près ces microbes, les chercheurs ont découvert d'autres mécanismes de survie dans leur enveloppe. Chaque être vivant possède dans chacune de ses cellules un exemplaires de son ADN (photo), son code génétique, qui permet à la peau de se reconstruire après une blessure ou qui détermine la couleur des yeux. Ces bactéries sont sur-équipées, puisque chacune en possède 4 exemplaires ! De plus, elles entretiennent des mécanismes chimiques, qui réparent leur ADN automatiquement lorsqu'il est cassé par le froid. Un peu comme les lézards ou les salamandres, qui peuvent reconstruire une queue ou un membre lorsqu'il est coupé.

 

Vous avez dit extrêmophile ?

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauDepuis une cinquantaine d'années, les scientifiques ont découvert des bactéries qui résistent à peu près à n'importe quoi, un peu partout sur la Terre. Le sel, la chaleur, l'acide, la sécheresse, l'altitude, les rayons ultra-violets, la profondeur, rien ne les fait mourir.

On a même découvert une espèce qui se prélasse littéralement dans l'eau refroidissant les réacteurs nucléaires, là où théoriquement les radiations sont si fortes qu'elles tuent toute vie. Elle s'appelle Deinococcus radiodurans (photo) et a même été surnommée "la bactérie la plus résistante au monde"... C'est dire !

Bienvenue dans le monde des extrêmophiles !

 Dans le lac Vostok, il fait presque chaud – oh, rien de bien tropical, juste un petit - 2,5°C en moyenne – par rapport à la surface. Mais même au-dessous du point de congélation (0°C), l'eau ne gèle pas. Non seulement à cause du mouvement du glacier au-dessus (lire l'article 1), mais parce qu'il est possible que des sources d'eau chaude percent le plancher de ce lac mystérieux – le même phénomène existe au fond de l'océan Atlantique, où des colonies de microbes, de poissons et de crabes vivent autour des « fumeurs noirs » (la vidéo ci-dessous montre ces remontées d'eau chaude gorgées d'acides et d'éléments nutritifs). De là à rêver que des espèces inconnues ont pu se développer dans ces eaux, il n'y a qu'un pas.

 Cette adaptation au froid extrême pose une autre question, plus fondamentale, sur l'origine de la Vie sur Terre. Les scientifiques ont longtemps considéré qu'il fallait un environnement aquatique chaud pour permettre aux premières cellules de se former, dans l'océan primordial, il y a plus de 3,5 milliards d'années.

Une nolac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauuvelle hypothèse, celle de la « Terre boule de neige » (photo : Université de Copenhague), a émergé ces dernières années. Elle pose que les êtres unicellulaires primitifs ont dû se battre très tôt contre des froids rigoureux, alors que la quasi-totalité de la Terre était prise dans les glaces. Des poches d'eau dans la glace leur ont donné les moyens de survivre, avant que le réchauffement climatique – vous voyez qu'il peut y en avoir de bons ! – les libère et permette leur essor partout sur notre planète.

 

Mais comment faire pour voir ces bactéries ?

 

(*) On estime à 1,4 million le nombre d'espèces vivant sur les continents et à plus de 10 millions celles réparties dans les océans. C'est cela, la biodiversité.

 

24/03/2012

Antarctique – Le lac Vostok, un univers sous la glace (1)

 Au pôle Sud de la Terre, se situe l'immense continent gelé de l'Antarctique. Sous la glace, sont cachés des vallées, des montagnes... et même des lacs ! Le plus grand d'entre eux, le lac Vostok (qui veut dire « orient » en russe), pourrait accueillir des formes de vie vieilles de plus de 10 000 ans...

 Les antarctique,lac,vostok,glace,pôle,sud,continent,carotte,russesRusses aiment le froid, c'est bien connu. En 1957, ils ont installé une base, nommée Vostok, sur le continent antarctique. Dans les années 70, ont débuté les recherches sur l'évolution du climat de la Terre – on commençait seulement à parler sérieusement de réchauffement. Il était donc intéressant de creuser la glace, pour en extraire ce que les chercheurs appellent des carottes – de longs tuyaux de glace (photo) – qui contiennent les archives de la Terre. En effet, plus on creuse profond, plus on remonte le temps.

 La carotte de plus de 3,5 km de long obtenue – en 40 ans – par les Russes nous renseigne en effet sur le climat de notre planète depuis plus de 400 000 ans : la glace renferme des bulles de gaz et des morceaux de cailloux, qui datent de cette époque lointaine. Les scientifiques peuvent les analyser, pour connaître la composition de l'atmosphère – en gaz carbonique, par exemple – ou celle des poussières.

 Oui, mais... Tout en creusant, les Russes se sont rendus compte soudain antarctique,lac,vostok,glace,pôle,sud,continent,carotte,russesqu'il existait quelque chose sous les 3 800 m de glace. Les recherches géologiques révélaient l'existence d'une énorme poche d'eau au contact entre la glace et le rocher. Et pas n'importe laquelle ! Une superficie de 14 000 km2 (plus de la moitié du Languedoc-Roussillon), une profondeur comprise entre 900 et 1 100 m, un volume de 5 400 km3.

Ils l'ont donc appelée lac Vostok (photo NASA-GSFC).

 De l'eau sous la glace

 Un lac d'eau douce sous la glace ? Comment est-ce possible ? Question bien légitime, quand on croit savoir que tout ce que touche la glace... gèle. Car c'est faux dans certaines circonstances. L'énorme couche glacée n'est pas fixe. Elle coule vers les bords du continent, à une vitesse de quelques dizaines de centimètres par an. En partant du pôle Sud, il lui faut environ 500 000 ans pour atteindre l'océan. C'est donc très lent.

 antarctique,lac,vostok,glace,pôle,sud,continent,carotte,russesMalgré tout, le frottement de la glace sur le rocher crée de la chaleur – comme lorsque vous frottez vos mains l'une contre l'autre pour les réchauffer –, en même temps que la chaleur issue des profondeurs de la Terre remonte vers la surface. De l'eau est produite. Il suffit que cette eau rencontre une vallée pour la remplir. C'est ainsi que semblent s'être formés le lac Vostok et les 140 lacs (connus jusqu'à présent) sous-glaciaires (bloc-diagramme : Nicolle Rager-Fuller, NSF).

 Petit problème de mathématiques : sachant que le continent antarctique s'est formé il y a 250 millions d'années et que la couche de glace a commencé à s'épaissir il y a 30 millions d'années, calculer l'âge de Vostok. Les scientifiques ont cru d'abord que le lac pesait bien au moins un million d'années. Mais des études récentes ont montré que les lacs sous-glaciaires étaient interconnectés et que l'eau passait de l'un à l'autre au fil du temps. Conclusion : l'eau n'est pas âgée de plus de 13 000 ans, donc contemporaine des premières cultures agricoles au Moyen-Orient.

 

Mais la question qui suit est infiniment plus passionnante : qu'y a-t-il dans cette eau ?