Des chercheurs utilisent des technologies Xylem pour découvrir l’origine de la vie sur terre

Qu’est-ce qu’un lac en Antarctique peut nous dire des origines de la vie sur Terre et comment cela peut nous aider dans nos recherches de la vie sur Mars ? Voici quelques-unes des questions auxquelles les chercheurs espèrent répondre grâce à la technologie YSI de Xylem lorsqu’ils plongent sous la surface du lac Untersee, en Antarctique. Rejoignez-les pour un voyage de trois milliards d’années dans le passé.

En se glissant sous trois mètres de glace dans les eaux froides du Lac Untersee, Dale Andersen pénètre dans un monde coupé du reste de l’Antarctique. Alors qu’il descend le long du bout, il voit partout au fond du lac de petites structures en forme de cône appelées stromatolithes. Ces petits cônes de trente à soixante centimètres se sont formés depuis des éons, couche par couche inférieures à un millimètre, par un genre de cyanobactérie, le phormidium.

Jusqu’à leur découverte par Andersen et ses collègues, les stromatolithes n’avaient jamais été observés dans un environnement contemporain. Ils n’étaient qu’un souvenir de la période durant laquelle seuls les microbes peuplaient la Terre.

« On dirait une carte postale envoyée il y a 3 milliards d’années, explique Andersen. Si vous voulez visualiser à quoi pouvait ressembler un écosystème durant cette période, ces lacs d’Antarctique sont d’excellents équivalents aux premiers paysages microbiens. »

Une fenêtre sur le passé et sur les autres planètes

Andersen est chercheur principal au Centre Carl Sagan de l’institut SETI, un organisme de scientifique dédié à la recherche et l’étude de la vie et de l’intelligence dans l’univers.

Après plus d’une décennie à plonger dans les eaux du lac Untersee, Dale Andersen est toujours fasciné par la vue extraordinaire de ces paysages de cônes. « En fait, il remarque « il y a plus de personnes à avoir marché à la surface de la lune que de gens à avoir vu de leurs propres yeux le fond de ce lac. »

« Comprendre ces premiers paléoenvironnements ou ces premières biosphères sur notre propre planète constitue un pan important de la manière dont on s’y prend pour rechercher la vie ailleurs », explique Andersen.

« Par exemple, alors que nous poursuivons nos études de ces équivalents, nous estimons qu’ils peuvent nous donner un aperçu des premiers temps sur Mars. Des écosystèmes microbiens ont peut-être existé aussi un jour là-bas. Pas exactement comme ceux que nous observons en Antarctique, mais assez proches quand même. »

« Travailler avec les communautés stromatolithiques dans le lac aide à faire avancer la recherche pour trouver des preuves de vie dans les sédiments paléolacustres de Mars. Les régions anaérobies du bassin sud de l’Untersee nous aident à nous concentrer sur ce qu’il faudra faire pour rechercher la vie dans les océans d’Encelade et d’Europe, les lunes extérieures de Jupiter et de Saturne. »

Mesurer la qualité de l’eau grâce aux sondes YSI

Situé dans les montagnes à l’est des Terres de la reine Maud en Antarctique, le lac Untersee est perpétuellement couvert de glace. Pour atteindre le lac Untersee, une équipe de recherche pluridisciplinaire s’envole du Cap en Afrique du Sud pour atterrir sur la piste gelée de la station de recherche russe Novolazarevskaya. De là, il faut à l’équipe une journée de motoneige à travers les étendues glacées.

Puis ils installent un campement et commencent à percer un trou à travers la glace. Pour créer le trou, l’équipe fait circuler de l’eau chaude dans un serpentin cylindrique qui fait fondre progressivement la glace. Le processus peut durer plus de 24 heures avant que l’équipe puisse ainsi avoir un accès afin de plonger sous la surface du lac. Les scientifiques descendent les instruments et collectent les échantillons d’eau grâce à des trous plus petits de 25 centimètres de diamètre.

Dale Andersen est particulièrement méticuleux quand il s’agit de collecter des mesures de la qualité de l’eau dans toute la colonne d’eau. Il utilise une sonde multiparamètres YSI EXO2 équipée de capteurs intelligents pour mesurer la turbidité, le volume d’algues, le PH, le potentiel d’oxydoréduction (ORP), la matière organique dissoute fluorescente, l’oxygène dissous et la conductivité.

En descendant lentement la sonde, d’un mètre ou même d’un demi-mètre à la fois, et en gardant un œil sur le logiciel, l’équipe peut repérer des changements subtils dans les températures, les niveaux d’oxygène et la composition chimique.

Des données sur l’impact du réchauffement climatique

Sous la glace, le lac Untersee est normalement un environnement très calme, avec une circulation extrêmement lente de l’eau à travers le lac. Andersen indique qu’il faut un mois à une particule pour parcourir les 6,5 kilomètres du lac. Néanmoins, il y a parfois des drames.

En étudiant les données d’altimétrie satellitaire, Dale Andersen et ses collègues ont constaté une augmentation soudaine de deux mètres du niveau du lac Untersee au début de l’année 2019. Il semblerait qu’un barrage de glace au cédé dans le lac Obersee à six kilomètres de là. En trois semaines, 17,5 millions de mètres cubes d’eau se sont alors déversés dans le lac Untersee.

En s’appuyant sur les observations et les mesures ultérieures, Andersen indique que ce type d’évènement aurait lieu tous les 300 à 500 ans. Lors de son retour au lac Untersee en novembre 2019, Dale Andersen à immédiatement déployé une sonde multiparamètres pour mesurer la qualité de l’eau du lac.

« Nous avons observé un changement majeur dans la composition chimique de l’eau à cause de ce phénomène de crue, note Andersen. Ces mesures sont importantes. Ce sont le type de mesures qui nous aideront à comprendre les impacts que le réchauffement climatique va avoir sur l’écosystème microbien de l’Untersee dans les prochaines années. »

Pendant qu’Andersen décrit le monde qu’il explore sous la glace de l’Antarctique, le rover Perseverance de la NASA envoi des gygabytes d’images de la surface de Mars. Bien que Perseverance se situe à 227 millions de kilomètres du Lac Untersee, les deux mondes sont proches. Les scientifiques examinent donc les photos des deux sites, désireux de comprendre les origines de la vie sur Terre et de trouver des indices de vie sur d’autres planètes.

Regarder la vidéo : Cold Warriors: Diving for Science in Antarctica (Les guerriers du froid : plonger en Antarctique pour la science, disponible en anglais)

Pour lire l’article en intégralité et plus encore

Téléchargez le numéro 9 du magazine gratuit YSI, Mission: Water (YSI, Mission : l’eau, disponible en anglais)

Toutes les photos ©Dale T. Andersen