Le sol de la crête rocheuse dans le centre de l'Antarctique n'a jamais contenu de micro-organismes.
Pour la première fois, les scientifiques ont découvert qu'il ne semble pas y avoir de vie dans le sol à la surface de la Terre. Le sol provient de deux crêtes rocheuses balayées par le vent à l'intérieur de l'Antarctique, à 300 miles du pôle Sud, où des milliers de pieds de glace pénètrent dans les montagnes.
«Les gens ont toujours pensé que les microbes étaient robustes et pouvaient vivre n'importe où», explique Noah Firer, écologiste microbien à l'Université du Colorado Boulder dont l'équipe étudie le sol. Après tout, des organismes unicellulaires ont été trouvés vivant dans des évents hydrothermaux avec des températures dépassant 200 degrés Fahrenheit, dans des lacs de moins d'un demi-mile de glace en Antarctique, et même à 120 000 pieds au-dessus de la stratosphère de la Terre. Mais après un an de travail, Ferrer et son doctorant Nicholas Dragon n'ont toujours trouvé aucun signe de vie dans le sol antarctique qu'ils ont collecté.
Le pompage et le dragone ont étudié les sols de 11 chaînes de montagnes différentes, représentant un large éventail de conditions. Ceux qui proviennent de zones de montagne inférieure et moins froide contiennent des bactéries et des champignons. Mais dans certaines montagnes des deux chaînes de montagnes les plus élevées, les plus sèches et les plus froides, il n'y a aucun signe de vie.
"Nous ne pouvons pas dire qu'ils sont stériles", a déclaré Ferrer. Les microbiologistes sont habitués à trouver des millions de cellules dans une cuillère à café de sol. Par conséquent, un très petit nombre (par exemple 100 cellules viables) peut échapper à la détection. "Mais pour autant que nous le sachions, ils ne contiennent aucun micro-organisme."
Que certains sols soient vraiment dépourvus de vie ou que ce soit découvert plus tard contenant des cellules survivantes, de nouvelles résultats récemment publiés dans la revue JGR Biogeosciences pourraient aider à la recherche de la vie sur Mars. Le sol antarctique est congelé en permanence, plein de sels toxiques et n'a pas eu beaucoup d'eau liquide pendant deux millions d'années - parmi le sol martien.
Ils ont été collectés lors d'une expédition financée par la National Science Foundation en janvier 2018 dans des zones reculées des montagnes transantarctiques. Ils traversent l'intérieur du continent, séparant le plateau polaire élevé à l'est de la glace basse à l'ouest. Les scientifiques ont installé un camp sur le glacier de Shackleton, un tapis roulant de 60 milles de glace qui coule un gouffre dans les montagnes. Ils ont utilisé des hélicoptères pour voler vers des altitudes élevées et recueillir des échantillons de haut en bas du glacier.
Dans les montagnes chaudes et humides au pied d'un glacier, à quelques centaines de pieds au-dessus du niveau de la mer, ils ont découvert que le sol était habité par des animaux plus petits qu'une graine de sésame: des vers microscopiques, des tardigrades à huit pattes, des rotifères et de minuscules vers. appelé Springtails. Insectes ailés. Ces sols nus et sablonneux contiennent moins d'un millième de la quantité de bactéries trouvées dans une pelouse bien entretenue, suffisamment pour fournir des aliments aux petites herbivores qui se cachent sous la surface.
Mais ces signes de vie ont progressivement disparu alors que l'équipe visitait des montagnes plus profondes dans le glacier. Au sommet du glacier, ils ont visité deux montagnes - Mount Schroeder et Mount Roberts - qui mesurent plus de 7 000 pieds de haut.
Les visites à Schroeder Mountain ont été brutales, se souvient Byron Adams, biologiste à l'Université Brigham Young à Provo, Utah, qui a dirigé le projet. La température de cette journée d'été est proche de 0 ° F. Le vent hurlant a lentement évaporé la glace et la neige, laissant les montagnes nus, une menace constante pour le levage et le jet des pelles de jardin qu'ils avaient apportées pour déterrer le sable. La terre est recouverte de roches volcaniques rougeâtres qui ont été érodées pendant des centaines de millions d'années par le vent et la pluie, les laissant piqués et polis.
Lorsque les scientifiques ont soulevé la roche, ils ont découvert que sa base était recouverte d'une croûte de sels blancs - des cristaux toxiques de perchlorate, de chlorate et de nitrate. Les perchlorates et les chlorates, les sels de réactivité corrosifs utilisés dans le carburant de fusée et le blanchissement industriel, se trouvent également en abondance à la surface de Mars. Sans eau à se laver, le sel s'accumule sur ces montagnes sèches de l'Antarctique.
"C'est comme un échantillonnage sur Mars", a déclaré Adams. Lorsque vous collez une pelle, "Vous savez que vous êtes la première chose à déranger le sol pour toujours - peut-être des millions d'années."
Les chercheurs ont suggéré que même à des altitudes aussi élevées et dans les conditions les plus difficiles, ils trouveraient toujours des micro-organismes vivants dans le sol. Mais ces attentes ont commencé à s'estomper fin 2018, lorsque Dragon a utilisé une technique appelée réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour détecter l'ADN microbien dans la saleté. Dragon a testé 204 échantillons des montagnes au-dessus et en dessous du glacier. Les échantillons de montagnes plus fraîches et plus fraîches ont donné de grandes quantités d'ADN; Mais la plupart des échantillons (20%) de hautes altitudes, y compris la plupart du mont Schroeder et Roberts Massif, n'ont été testés pour aucun résultat, indiquant qu'ils contenaient très peu de micro-organismes ou peut-être aucun du tout.
"Quand il a commencé à me montrer quelques résultats, je me suis dit:" Quelque chose ne va pas "", a déclaré Ferrell. Il a pensé qu'il devait y avoir quelque chose qui ne va pas avec l'échantillon ou l'équipement de laboratoire.
Dragon a ensuite mené une série d'expériences supplémentaires pour rechercher des signes de vie. Il a traité le sol avec du glucose pour voir si certains organismes du sol l'ont converti en dioxyde de carbone. Il essayait de découvrir un produit chimique appelé ATP, qui est utilisé par toute vie sur Terre pour stocker l'énergie. Pendant plusieurs mois, il a cultivé des morceaux de sol dans divers mélanges nutritifs, essayant de convaincre les micro-organismes existants de se développer en colonies.
"Nick a jeté l'évier de la cuisine sur ces échantillons", a déclaré Ferrell. Malgré tous ces tests, il n'a toujours rien trouvé dans certains sols. "C'est vraiment incroyable."
Jacqueline Gurdial, microbiologiste environnemental à l'Université de Guelph au Canada, appelle les résultats «attrayants», en particulier les efforts de Dragon pour déterminer quels facteurs influencent la probabilité de trouver des micro-organismes dans un endroit donné. Il a constaté que des concentrations élevées d'altitude et de chlorate élevées étaient les prédicteurs les plus forts de l'échec de la vie. "C'est une découverte très intéressante", a déclaré Goodyear. «Cela nous en dit long sur les limites de la vie sur terre.»
Elle n'est pas entièrement convaincue que leur sol est vraiment sans vie, en partie à cause de ses propres expériences dans une autre partie de l'Antarctique.
Il y a plusieurs années, elle a étudié les sols dans un environnement similaire dans les montagnes transantarctiques, un endroit à 500 miles au nord-ouest du glacier de Shackleton appelé University Valley qui n'a peut-être pas eu d'humidité importante ou de températures de fonte pendant 120 000 ans. Lorsqu'elle l'a incubé pendant 20 mois à 23 ° F, une température estivale typique dans la vallée, le sol n'a montré aucun signe de vie. Mais lorsqu'elle a chauffé des échantillons de sol à quelques degrés au-dessus du gel, certains ont montré une croissance bactérienne.
Par exemple, les scientifiques ont découvert que les cellules bactériennes restent en vie même après des milliers d'années dans les glaciers. Lorsqu'ils deviennent piégés, le métabolisme de la cellule peut ralentir un million de fois. Ils entrent dans un état dans lequel ils ne se développent plus, mais ne réparent que les dommages à l'ADN causés par les rayons cosmiques pénétrant la glace. Goodyear spécule que ces «survivants lents» peuvent être ceux qu'elle a trouvés à College Valley - elle soupçonne que si Dragone et Fire ont analysé 10 fois plus de sol, ils auraient pu les trouver dans Roberts Massif ou Schroeder Mountain.
Brent Christner, qui étudie les microbes antarctiques à l'Université de Floride à Gainesville, pense que ces sols secs à haute altitude pourraient aider à améliorer la recherche de la vie sur Mars.
Il a noté que le vaisseau spatial Viking 1 et Viking 2, qui a atterri sur Mars en 1976, a mené des expériences de détection de vie basées en partie sur des études de sol bas près de la côte de l'Antarctique, une région appelée vallées sèche. Certains de ces sols deviennent mouillés à partir d'eau de fonte en été. Ils contiennent non seulement des micro-organismes, mais à certains endroits également de minuscules vers et d'autres animaux.
En revanche, les sols secs et secs du mont Roberts et du Mount Schroeder peuvent fournir de meilleurs terrains de test pour les instruments martiens.
"La surface de Mars est très mauvaise", a déclaré Christner. «Aucun organisme sur Terre ne peut survivre à la surface» - du moins le supérieur ou deux. Tout vaisseau spatial qui y allait à la recherche de vie doit être prêt à opérer dans certains des endroits les plus durs de la Terre.
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