Où trouver de la vie dans notre système solaire ?

Depuis des millénaires, l'Homme scrute le ciel en se demandant s'il existe ailleurs une autre forme de vie. Ce n'est qu'au cours des dernières décennies que l'interrogation a réellement laissé place à l'observation.

Par sa géologie prometteuse et sa proximité, Mars s'est imposée comme la cible évidente pour les premiers efforts de l'humanité en matière d'exploration astrobiologique « sur le terrain », mais ce n'est pas le seul objet d'intérêt au sein de notre système solaire. Vénus fait quant à elle figure d'anti-Mars, avec une température moyenne à sa surface atteignant les 464 °C grâce à son atmosphère en super-rotation quasi-exclusivement composée de gaz à effet de serre. Malgré son état actuel, certains suggèrent que Vénus était un jour plus tempérée et offrait peut-être un refuge pour la vie. D'autres ont même émis l'hypothèse que les nuages qui enveloppent de nos jours la surface vénusienne seraient suffisamment froids pour accueillir la vie. En effet, des traces de phosphine (PH₃), un gaz produit par des organismes sur Terre, ont été détectées dans les nuages de Vénus, bien que la mesure et son interprétation fassent encore l'objet de débats animés. De la même façon, l'habitabilité passée de Vénus est loin de faire l'unanimité parmi les planétologues.

Pour le moment, la Terre reste donc l'unique référence en matière d'habitabilité parmi les planètes du système solaire intérieur : Mars est trop froide, Vénus bien trop chaude. La Terre ? Parfaite, comme à son habitude.

Dans l'astrobiologie moderne, les discussions sont souvent imprégnées du concept de zone habitable, cette plage d'orbites autour d'une étoile dans laquelle l'eau reste à l'état liquide à la surface des planètes. Pourtant, il s'avère qu'au sein même de notre système solaire, il existe plus d'une façon de maintenir cette eau à l'état liquide.

Europe est une lune de Jupiter bien trop éloignée du Soleil pour être réchauffée par ses rayons. Malgré cela, Europe possède un océan dissimulé sous un vernis de glace. Dès les années 1970, l'analyse de la lumière absorbée ou réfléchie par Europe a permis d'identifier des molécules d'eau (H₂O) à sa surface. Plus tard, les images satellite ont confirmé la présence d'une croûte de glace, puis les mesures ultérieures de la gravité d'Europe ont démontré que cette enveloppe n'était qu'un mince épiderme d'une épaisseur de 80 à 170 km au-dessus d'un corps rocheux. Enfin, les études du magnétisme de la lune jovienne ont indiqué que la partie inférieure de son manteau de glace était en fait liquide. Ensemble, la lumière, la gravité et le magnétisme ont ainsi révélé l'existence d'un océan souterrain dans les confins de notre système solaire.

Comment l'eau peut-elle subsister à l'état liquide à une telle distance du Soleil ? La réponse se trouve dans les « marées ». Du plus haut village des Alpes à la pointe de la Bretagne, la plupart des lecteurs ne seront pas étrangers au phénomène des marées sur Terre. Notre planète et la Lune évoluent dans une valse gravitationnelle éternelle et lorsque la Terre pivote aux côtés de la Lune, l'eau de mer est tour à tour attirée vers la Lune et, de l'autre côté de la planète, dans la direction opposée, ce qui génère l'oscillation des marées observée sur nos côtes. Le Soleil influence lui aussi les marées terrestres, selon le même principe que la Lune, mais dans une moindre intensité. Le phénomène de marée affecte également la partie solide de la Terre, mais puisque la relation gravitationnelle qui unit la Terre et la Lune reste relativement modeste par rapport à d'autres couples du système solaire, et puisque l'orbite de la Lune est presque circulaire, l'influence des marées sur la Terre solide est faible. La situation est toute autre pour les lunes qui orbitent les géantes de notre système solaire, Jupiter et Saturne. Ensemble, ces planètes possèdent 369 lunes documentées, pour la plupart de petits objets aux orbites très excentriques. Pour ce qui est de Saturne, 128 de ces lunes étaient si petites qu'il a fallu attendre 2025 pour les découvrir. La puissante attraction gravitationnelle de Jupiter provoque des marées sur ses lunes et à mesure que la roche qui les compose est tiraillée, la friction induite génère de la chaleur.

La lune la plus proche de Jupiter, Io, atteint une température intérieure si élevée que sa roche entre en fusion, ce qui fait d'Io l'objet volcanique le plus actif de notre système solaire. Les trois autres lunes les plus proches, à savoir Europe, Ganymède et Callisto, ne génèrent pas de volcanisme, mais elles se réchauffent suffisamment pour faire fondre leurs enveloppes de glace.

À l'heure actuelle, l'astrobiologie concentre ses efforts sur Europe. La lumière ne peut pas traverser sa coque de glace, mais d'après les modèles géochimiques, les réactions entre l'océan de la lune et son intérieur rocheux pourraient fournir assez d'énergie pour subvenir aux besoins d'une modeste biosphère. Les données magnétiques indiquent que l'océan souterrain d'Europe est salé, ce qui confirme l'interaction chimique entre l'eau et les roches sous-jacentes. En outre, sous l'effet des fortes marées induites par Jupiter, la coquille de glace d'Europe se fissure, ce qui permet à l'eau de l'océan souterrain de se répandre à la surface en déposant sur la glace du chlorure de sodium (NaCl), le nom scientifique du sel de table, et peut-être d'autres éléments. Europe présente également des traces de glace carbonique, signe de la présence de carbone en surface et à proximité de celle-ci. Toutes ces observations permettent donc à Europe de cocher plusieurs des cases d'intérêt des astrobiologistes. Eau liquide ? OK. Source d'énergie ? OK. Carbone ? OK. Nitrogène ? Phosphore ? L'avenir nous le dira.

À ce stade, personne ne peut dire si l'océan souterrain d'Europe est habitable, ni même habité. Cela dit, si tout se déroule comme prévu, nous devrions bientôt en savoir plus. En octobre 2024, la NASA lançait Europa Clipper, une mission dont l'ambition est d'accroître significativement notre compréhension de l'océan d'Europe. La sonde embarque une suite d'instruments qui analyseront les propriétés chimiques de la surface de la lune, de façon à mieux cerner la composition des eaux subglaciaires qui se déversent de temps à autre sur la glace. Ces fissures dans la coquille d'Europe pourraient également offrir aux matières présentes en surface, comme la matière organique des micrométéorites, un passage vers l'océan. Les observations directes de microorganismes sont peu probables, mais les responsables de mission resteront attentifs aux éventuels signes d’interactions entre la lune et la vie dans la chimie à la surface d'Europe. La sonde Clipper devrait atteindre Europe en 2030.

Jupiter n'est pas la seule à s'entourer de lunes d'intérêt pour les astrobiologistes. Deux des lunes les plus fascinantes de notre système solaire évoluent autour de Saturne : Encelade et Titan.

Encelade est une petite lune, d'un diamètre inférieur à 600 kilomètres, dotée d'une surface glacée qui recouvre un intérieur rocheux. La ressemblance avec Europe s'arrête là, car les deux lunes présentent de curieuses différences. Par exemple, le pôle Nord d'Encelade est criblé de nombreux cratères d'impact, signe du grand âge de cette surface, alors que l'hémisphère Sud est presque lisse, ce qui suggère un resurfaçage relativement récent. Le pôle Sud se distingue quant à lui par une série de longues fissures grossièrement parallèles que les scientifiques surnomment les rayures de tigres. Les observations faites par la sonde Cassini de la NASA ont révélé que la température de ces rayures était plus élevée par rapport au reste de la surface. Cassini a fait une autre découverte majeure : les rayures produisent l'un des plus grands spectacles du système solaire, des fontaines qui telles des geysers propulsent les liquides subglaciaires à plusieurs centaines de kilomètres dans l'espace. Vous l'aurez compris, tout comme Europe, Encelade possède un océan souterrain et ce sont les extraordinaires projections de cet océan qui rajeunissent perpétuellement la surface de l'hémisphère Sud. 

Là encore, nous sommes encore loin de forer la coquille de glace d'Encelade pour analyser directement son océan. Cependant, Encelade nous offre une option inédite par rapport à Europe : la possibilité de prélever l'eau salée qui est projetée dans l'espace.

Pour le moment, nous savons donc que l'océan souterrain d'Encelade est salé, ce qui indique, à nouveau, que les eaux subglaciaires réagissent avec l'intérieur rocheux de la lune. Nous avons également établi la présence d'hydrogène (H₂), d'azote, de traces d'ammoniac (NH₃) et même d'amines, ces molécules porteuses de carbone liées à des structures riches en hydrogène et en azote. Les amines se retrouvent, entre autres, dans les acides aminés qui forment les protéines. D'autres composés carbonés ont été détectés, notamment du dioxyde de carbone et des traces de molécules organiques simples, comme le méthane, le propane, l'acétylène, le formaldéhyde et le benzène. En outre, il est possible que l'intérieur d'Encelade contienne du phosphore, un élément clé des biomolécules terrestres.

Aucune de ces molécules n'a besoin de la vie pour exister, mais certaines d'entre elles auraient joué un rôle dans son éclosion sur Terre, c'est notamment le cas du formaldéhyde et des fameuses amines.

Nous ne savons pas ce que les futures missions découvriront. Encelade pourrait ou non abriter un biote microbien limité. Quoi qu'il en soit, nous devrions au moins avoir la confirmation que la lune figure parmi les objets du système solaire où s'opère une chimie du carbone d'intérêt biologique.

Reste le cas de Titan, peut-être l'un des astres les plus intéressants du système solaire, en dehors de la Terre évidemment. Titan est la plus grande lune de Saturne. Elle possède une atmosphère épaisse et embrumée derrière laquelle s'étale une surface constellée de lacs et de rivières. Voilà qui n'est pas sans nous rappeler notre chère planète et, à cet égard, les premières images de Titan, transmises en 2005 par la sonde Huygens de l'Agence spatiale européenne, paraissent étrangement familières.

Néanmoins, cette familiarité est trompeuse. L'atmosphère de Titan se compose principalement d'azote, mais ses nuages sont constitués d'hydrocarbures ; dans la pluie, les rivières et les lacs, l'eau a cédé sa place au méthane. La surface de Titan est bien trop froide pour accueillir de l'eau à l'état liquide, la température moyenne en surface atteignant les -179 °C. Il y a bien des molécules d'eau à la surface de Titan, mais à l'état solide. Il pourrait y avoir de l'eau liquide en profondeur, réchauffée là encore par la friction due à l'effet de marée. Je doute que l'on détecte un jour la vie sur Titan, mais sa chimie remarquable pourrait nous en dire plus sur les possibilités offertes par les environnements et la chimie du carbone extraterrestres.

Pour résumer, nous sommes peut-être la seule forme de vie à avoir pris racine dans notre système solaire. Mars et, éventuellement, Vénus ont pu accueillir le vivant par le passé, tout comme des microbes pourraient exister de nos jours dans les océans subglaciaires des lunes qui orbitent Jupiter et Saturne. Aucune de ces éventualités n'est parvenue à me convaincre, mais leur probabilité n'est pas nulle et cela suffit à justifier la poursuite de l'exploration. La seule certitude à notre portée, c'est que la Terre est la seule planète de notre système solaire où les conversations entre la vie et son refuge se sont traduites par une transformation de l'une comme de l'autre. Qui plus est, seule la Terre a vu naître une forme de vie persistante ayant évolué en êtres intelligents capables de s'interroger sur l'univers qui les entoure.