Des échantillons d'eau vieux de plusieurs milliards d'années ont été découverts dans des mines canadiennes, à plus de trois kilomètres de profondeur. Leur richesse en nutriments renforce les perspectives de vie extraterrestre.
Des échantillons d'eau vieux de plusieurs milliards d'années ont été découverts dans des mines canadiennes, à plus de trois kilomètres de profondeur. Leur vitalité rend la vie extraterrestre beaucoup plus probable.
Les puits obscurs exhalent une odeur nauséabonde, mais lorsque la chercheuse en chimie Chelsea Sutcliffe de l'Université de Toronto aperçoit de l'eau sous sa lampe, elle ne résiste pas à l'envie de la prélever du bout du doigt pour la goûter. « Cette odeur provient des sulfates dissous. Cette goutte est très salée et pourrait bien avoir des milliards d'années. »
Sutcliffe a récemment ébranlé la communauté scientifique avec une analyse chimique des eaux issues des mines de cuivre et de nickel de Sudbury, en Ontario. Lors de l'extraction de métaux précieux à plusieurs kilomètres sous terre, des fissures dans la roche libèrent parfois de l'eau remontant vers la surface. Sutcliffe a démontré que certaines de ces eaux ont été piégées depuis des milliards d'années dans le Bouclier canadien, un craton ancien datant d'avant les premières explosions de vie multicellulaire sur Terre. Ce socle continental représente environ un tiers des continents actuels.
« Cette eau ancienne est riche en sources d'énergie issues des processus d'altération chimique », explique Sutcliffe. « Les microbes peuvent facilement les exploiter. » En 2002, sa directrice de thèse, Barbara Sherwood Lollar, avait déjà montré que la croûte terrestre produit du méthane et des hydrocarbures via l'altération des roches en milieu aqueux. Bien que ces quantités soient infimes pour contribuer significativement aux réserves fossiles, elles suffisent à soutenir un écosystème microbien souterrain, surnommé « monde Gollum ». Il y a une décennie, des géologues dans les mines d'or sud-africaines du Witwatersrand – également situées dans un craton – ont isolé un microbe ayant survécu 50 millions d'années dans la croûte, sans contact avec la biosphère de surface.
Ce microbe, de taille microscopique, se reproduisait à un rythme extrêmement lent – une division tous les 45 à 300 ans. Il tirait son énergie de l'hydrogène, du méthane et des sulfures des eaux souterraines, produisant suffisamment d'ATP, le carburant cellulaire universel.
Gaz nobles : des capsules temporelles
Sutcliffe montre les bulles piégées dans l'eau. « Ces bulles sont de véritables capsules temporelles contenant des gaz nobles comme le xénon ou le néon. Ces éléments, chimiquement inertes, portent les traces de phénomènes cosmiques intenses : rayonnement UV massif, impacts d'astéroïdes lors de la formation de la Terre, ou séismes géants pendant la solidification des cratons, qui ont formé les filons d'or et de quartz. Ces événements ont altéré la composition isotopique de ces gaz. »
La chimie de cette eau ancienne reflète celle de la Terre primitive, avant l'apparition de la vie.
Les ratios isotopiques du xénon indiquent la dernière exposition en surface, ceux du néon la sortie d'une veine de quartz. Par exemple, les eaux des mines d'or sud-africaines du Vaal datent d'au moins 2 milliards d'années. Celles des mines canadiennes s'étagent entre 2,7 et 3 milliards d'années – plus jeunes que les premières traces de vie (3,5 milliards d'années), mais antérieures à la photosynthèse oxygénique.
« Jusqu'ici, la "vie sombre" (deep biosphere) était vue comme une curiosité, limitée à des environnements extrêmes comme les cheminées hydrothermales océaniques. Nous montrons que les nutriments énergétiques (méthane, hydrogène, sulfates, alcanes) étaient disponibles dans la croûte terrestre jeune presque partout. La biosphère pourrait être trois fois plus étendue qu'estimé, avec autant de biomasse souterraine que en surface. »
Aucune vie n'a encore été détectée dans ces eaux canadiennes, mais les microbes profonds sont minuscules et nécessitent des technologies avancées pour être identifiés – leur matériel génétique repose souvent sur l'ARN fragile plutôt que l'ADN robuste. Sherwood Lollar parle d'une « soupe primordiale en bouteille » : « La chimie de cette eau reflète celle de la Terre sans vie, comme le "petit étang chaud" imaginé par Darwin, mais sans lumière solaire. »
Si la croûte terrestre fut le berceau de la vie et en abrite encore, d'innombrables planètes rocheuses pourraient l'héberger sans besoin de lumière stellaire – voire en étant protégées de celle-ci. « Observer une telle vie sombre reste un défi : repérer des planètes en "zone obscure" n'est pas simple. »
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