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Du fond du labo #7

Oyez, oyez, voici le nouvel épisode du « fond du labo » ! Au menu, la prometteuse confirmation d’un océan souterrain sur Encelade, un chromosome artificiel de levure, et une mauvaise nouvelle pour la biologie des cellules-souches.

Encelade

La sonde Cassini a confirmé par mesures du champ de gravité la présence supposée d’un océan souterrain sur la lune Encelade. En effet, dès 2005, la détection de jets d’eau salée riches en molécules organiques émis autour du pôle sud de la planète avaient permis aux astronomes d’émettre cette hypothèse. Grâce aux données collectées par la sonde Cassini, il semblerait que cette lune de Saturne possède bien un océan large d’environ 500 kilomètres, et enveloppé d’une épaisse couche de glace cristallisée. « Pour la première fois, nous avons utilisé une méthode géophysique pour déterminer la structure interne d’Encelade », souligne David Stevenson, professeur de sciences planétaires à l’Institut californien de technologie. La découverte d’un océan souterrain relance également l’hypothèse d’une vie extra-terrestre dans le système solaire. En effet, selon Linda Spilker, chef du projet Cassini à la NASA, toutes les conditions exobiologiques seraient réunies pour que les océans d’Encelade puissent abriter des formes de vies microscopiques. Lire dans Le Monde.

Une équipe de chercheurs américains est parvenue à synthétiser un chromosome synthétique de la levure Saccharomyce cerevisiae totalement fonctionnel ! Cette avancée majeure en biologie synthétique surpasserait le précédent record de Craig Venter et de son génome bactérien artificiel de Mycoplasma mycoides. En effet, si cette précédente étape avait permis la synthèse d’un chromosome bactérien entier de 1,1 millions de paires de bases, il avait fallu quinze années de développement et 40 millions de dollars pour parvenir à ce résultat. En comparaison, l’équipe de Jef Boeke, généticien à l’Université de New York, est parvenue à synthétiser un chromosome de 272.871 paires de bases au terme d’un projet initié en 2007. Leur chromosome est, certes, bien plus modeste en taille, mais le collectif de chercheurs et d’étudiants biologistes à l’origine de sa synthèse ont effectué de nombreuses délétions et modifications par rapport au chromosome natif (316.617 paires de bases), prolongeant ainsi bien plus loin la précédente expérience réussie de synthèse et de clonage d’un chromosome artificiel. Cependant, leur chromosome ne représente que 2,5 % du génome de S. cerevisiae. Boeke et son équipe font désormais le pari que d’ici 5 ans, une version synthétique complète du génome de la levure sera testé avec succès. Lire dans Science.

En janvier dernier, une nouvelle sensationnelle sur les cellules-souches avait fait beaucoup de bruit au sein de la communauté scientifique. Une équipe japonaise menée par Haruko Obokata de l’institut RIKEN publiait deux articles dans la revue Nature, annonçant avoir reprogrammé des cellules matures en cellules pluripotentes grâce à de simples bains de solutions acides. Les cellules-souches ainsi obtenues pouvaient se développer en n’importe quel type cellulaire, ouvrant ainsi d’immenses perspectives en biologie et médecine régénératrice. Hélas, ces deux papiers auraient peut-être été falsifiés. C’est du moins l’avis du comité d’investigation mandaté par le RIKEN. En effet, peu de temps après la publication de ces articles, des blogueurs scientifiques japonais et des contributeurs du site PubPeer avaient noté certaines anomalies sur les figures parues dans la revue Nature, laissant supposer que les clichés avaient été délibérément manipulés. Alerté, le RIKEN avait nommé dès février dernier un comité d’investigation afin de mener une enquête approfondie. Leur rapport final, présenté mardi 1er avril dernier, pointe du doigt plusieurs défauts susceptibles d’être des fraudes. La crédibilité des travaux d’Obokata est par conséquent sérieusement entamée. D’autres équipes du RIKEN tentent désormais de reproduire les résultats de l’équipe d’Obokata. Si leurs contre-expertises venaient à confirmer les soupçons de fraude, les deux articles parus dans la revue Nature pourraient bien être retirés. Lire dans Science News.


NASA : la Planète X n’existe définitivement pas

Non, la Planète X n’est pas le titre d’un porno spatial mais une théorie largement spéculée depuis la découverte de Neptune en 1846. Proposée au début du XXème siècle par Percival Lowell pour expliquer les orbites irrégulières d’Uranus et de Neptune, cette hypothèse fut longtemps validée par la communauté scientifique. Si la découverte de Pluton par Clyde Tombaugh en 1930 sembla confirmer les théories de Lowell, la planète naine se révéla bien trop petite pour influencer l’orbite de géantes gazeuses. Aussi les astronomes cherchèrent en vain au cours des années 80 une éventuelle « dixième planète ». Leur traque fut interrompue par les données plutôt décourageantes de Voyager 2, qui montrèrent que les irrégularités constatées dans l’orbite d’Uranus étaient dues à une légère surestimation de la masse de Neptune. En 2012, l’astronome Rodney Gomes propose une nouvelle modélisation gravitationnelle compatible avec l’existence d’une planète géante au-delà de l’orbite de Pluton. Mais début mars, le coup de grâce est donné par les résultats du télescope spatial WISE. L’hypothèse d’une Planète X semble désormais définitivement enterrée.

Alone-Planet-in-Space

Pourtant, la traque de planètes situées aux confins du système solaire fut longtemps considérée comme une source potentielle de découvertes majeures en astronomie. A tel point que l’existence d’une « dixième planète » servit de base de raisonnement pour échafauder des hypothèses scientifiques tout à fait crédibles. En 1984, Richard A. Muller, de l’université de Californie à Berkeley, émit l’idée dans la revue Nature qu’une étoile naine très peu lumineuse et compagnon du Soleil puisse être responsable lors de ses passages à proximité de la Terre de crises d’extinctions d’espèces majeures. La nature de Némésis n’est pas claire : planète pour certains, naine brune pour d’autres. L’astre serait accompagné de météorites et de comètes, qui s’abattraient lors de son sillage sur les planètes telluriques du système solaire interne. Cette « théorie Némésis », est alors prise au sérieux par les paléontologues, qui y voient une interprétation plausible d’épisodes d’extinction massive jusqu’alors inexpliqués, comme ceux du Cambrien (-500 Ma), du Permien (-242-252 Ma), du Trias-Jurassique (-200 Ma), et même celle du Crétacé (-65 Ma). Depuis lors, la « théorie Némésis » est tombée en désuétude et l’hypothèse de météorites géantes lui est préférée.

Le mythe de la planète X a depuis longtemps dépassé le cadre de la recherche scientifique, inspirant fictions et légendes urbaines dans la culture populaire. L’écrivain américain d’origine russe Zecharia Sitchin fait partie des auteurs ayant le plus propagé ces rumeurs dans les milieux parascientifiques. Mélangeant théorie des anciens astronautes et Planète X, il réécrit dans « La douzième planète » toute la mythologie summérienne, faisant des Annunaki, divinités mésopotamiennes, des extra-terrestres qui créèrent l’Homme. Ces aliens intelligents habiteraient sur la planète Nibiru, notre fameuse Planète X. Tous les 3600 ans, Nibiru passerait à proximité de la Terre, causant à chaque fois catastrophes et destruction. Les pires plaies imaginables sont alors prophétisées : basculement de l’axe des pôles, terres englouties, bouleversements climatiques, extinctions de masse, réveil des super-volcans, et pourquoi pas Nabilla élue présidente. Nibiru a cependant du retard, puisque selon l’agence spatiale maya, son passage près de la Terre était prévu pour le 21 décembre 2012. Mais la vérité nous est probablement cachée, comme l’explique Marshall Masters. En effet, pour ce journaliste américain, le South Pole Telescope installé en Antarctique aurait été construit dans le seul but de surveiller cette hypothétique Planète X.

Mais revenons à des considérations plus scientifiques. Lors d’une récente déclaration, les responsables du projet de la NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) ont donc présenté les résultats de l’analyse infrarouge de plus de 100 millions d’objets célestes situés dans un rayon de 26000 unités astronomiques. Et leurs conclusions sont sans appel : aucun objet n’atteignant la taille d’une géante gazeuse ou plus n’a été détecté. Plus précisément, aucun corps d’au moins la taille de Saturne n’est présent dans un rayon de 10000 UA, et aucun objet d’au moins la taille de Jupiter n’a été détecté dans un rayon de 26000 UA. Sachant qu’une unité astronomique correspond à la distance Terre-Soleil et que Pluton se situe à 40 UA de notre étoile, la perspective d’une géante gazeuse ou d’une étoile naine cachée dans les confins du système solaire semble clairement écartée.

Que peut-on vraisemblablement trouver au-delà de l’orbite de Pluton ? Plusieurs objets épars, situés au-delà de la ceinture de Kuiper (environ 48 UA), ont déjà été rapportés. Le plus volumineux d’entre-eux, Eris, est une planète naine légèrement plus grande que Pluton. Située à environ 97 UA du Soleil, elle ne mesure que 2326 km de diamètre et possède une minuscule lune, Dystonomie. L’orbite d’Eris est très excentrique. Malheureusement pour les pseudocientifiques, elle ne se rapproche au maximum que de 37,78 UA du Soleil à son périhélie et s’en éloigne jusqu’à 97,56 UA à son aphélie. Quant à son prochain passage à son périhélie, il devrait arriver le 6 mars 2258. Enfin, si les Annunaki de Zecharia Sitchin habitent Eris, ils doivent affronter sur sa surface de méthane et d’azote gelé des températures variant entre 30 et 56 °K (-243 °C et -217 °C). Sachez également que les étés d’Eris, qui ont lieu tous les 600 ans, sont de brèves décennies durant lesquelles les gaz gelés se subliment pour former une fine couche atmosphérique. Autant dire que les colonies de nos sympathiques extra-terrestres n’ont pas intérêt à connaître une panne énergétique ! Toujours est-il que les résultats obtenus par le télescope spatial américain WISE enterrent définitivement l’hypothèse d’une planète X. Nul doute que ces résultats sauront inspirer quelques discussions conspirationnistes. Car quelle meilleure démonstration pour une théorie du complot que l’absence officielle de preuves ?


Curiosity met à mal l’hypothèse du méthane martien

La NASA a de nouveau communiqué autour de la recherche de méthane par la sonde Curiosity à la surface de Mars, et les résultats sont aussi pessimistes que l’année dernière. Selon Michael Meyer, responsable scientifique de l’exploration de Mars, Curiosity n’a pu détecter que d’infimes traces de méthane dans l’atmosphère – de l’ordre de 0,18-1,3 ppb – bien en-dessous des teneurs prévisionnelles rapportées l’année dernière. Un nouveau coup dur pour la recherche de traces de vie à la surface de la planète rouge, et qui pourrait également remettre en cause certains modèles géochimiques martiens.

Ce résultat plutôt décevant a été confirmé tout au long de l’année par les auteurs de l’étude publiée par Science [1], s’appuyant sur des protocoles d’analyse chimique réalisés directement par Curiosity et considérés comme très fiables par les responsables du programme. Reste que la présence de méthane à la surface de la planète rouge avait été confirmée par des observations télescopiques terrestres et la sonde orbitale Mars Express : le plus gros panache observé contenait ainsi 19000 tonnes de méthane ! Les scientifiques de la NASA s’attendaient donc à détecter des teneurs atmosphériques en méthane de l’ordre de 10-50 ppb. Un intervalle prévisionnel déjà mis à mal par la limite supérieure de détection de 5 ppb fixée lors des mesures de 2012, et de nouveau invalidé par ces récentes mesures…

Faut-il pour autant rejeter l’hypothèse du méthane martien et oublier les précédentes mesures rapportées par les télescopes terrestres et Mars Express ? Michael Meyer reste prudent. Il est encore trop tôt pour tirer la moindre conclusion définitive, même si ces nouvelles données viennent mettre à mal bon nombre de modèles sur la géochimie de Mars. Espérons que la sonde Curiosity apportera dans les mois à venir de nouveaux éléments de réponse à même d’expliquer ce mystère du méthane martien.

 

Nota bene : l’hypothèse du méthane martien et ses implications sur la recherche de formes de vie à la surface de la planète rouge avait fait l’objet d’un article détaillé publié sur ce blog l’année dernière. Vous pouvez le consulter en cliquant sur ce lien.

 

[1] Webster et al. (2013). Low Upper Limit to Methane Abundance on Mars. Science DOI: 10.1126/science.1242902

 

Autoportrait de la sonde Curiosity prise en février 2013 (crédits : NASA).

Autoportrait de la sonde Curiosity prise en février 2013 (crédits : NASA).


La planète Mars a pu accueillir la Vie

Pour le premier forage extra-terrestre réalisé par une sonde robotisée, Curiosity a marqué l’histoire de l’exploration spatiale : l’analyse de l’échantillon de sol collecté révèle que l’ancienne Mars présentait les conditions chimiques nécessaires pour accueillir une forme de vie microbienne. Les instruments de Curiosity ont identifié du soufre, de l’azote, de l’oxygène, de l’hydrogène, du phosphore et du carbone – les éléments clés de la biochimie – dans les roches sédimentaires de l’ancien lit d’une rivière, situé dans le cratère de Gale. « Une question fondamentale à laquelle doit répondre cette mission est si Mars a pu présenter un environnement habitable  » , explique Michael Meyer, chef d’équipe à la Nasa pour le programme d’exploration de Mars. « Nous savons désormais que la réponse est oui  » .

Photographie prise par la sonde Curiosity des roches présentes dans la zone d'étude de l'ancien lit d'une rivière martienne. Crédits : NASA/JPL-Caltech/Cornell/MSSS.

Photographie prise par la sonde Curiosity des roches présentes dans la zone d’étude de l’ancien lit d’une rivière martienne. Crédits : NASA/JPL-Caltech/Cornell/MSSS.

L’échantillon analysé par la suite d’instruments SAM (Sample Analysis at Mars) et CheMin (Chemistry and Mineralogy) de Curiosity contenait de l’argile, des minéraux argileux, sulfatés et d’autres composés chimiques remarquables. « Les minéraux argileux représentent au moins 20% de la composition de l’échantillon  » , précisé David Blake, responsable NASA de l’instrument CheMin. Ces minéraux sont le résultat d’une réaction chimique entre l’eau et des minéraux magmatiques, comme par exemple l’olivine. Leur présence dans le sol du cratère de Gale prouve qu’une activité géologie en milieu aqueux est à l’origine de ces dépôts sédimentaires. La présence de sulfate de calcium dans cet argile suggère que le sol est neutre, voire légèrement alcalin. L’eau s’écoulant dans l’ancienne rivière martienne n’était certainement pas très différente d’une source terrestre : « On aurait pu boire cette eau !  » plaisantent ce matin les chercheurs interrogés dans la presse.

Mieux encore, les chercheurs associés à la mission Curiosity ont découvert une mixture de minéraux oxydés ou réduits, permettant de générer une source énergétique pour des bactéries chimiolithotrophes. « La gamme d’ingrédients chimiques que nous avons identifiés dans l’échantillon est impressionnant, dont des [composés] appareillables tels que des sulfates et des sulfures qui indiquent une source chimique d’énergie disponible pour des micro-organismes  » , a déclaré Paul Mahaffy, principal responsable NASA de la suite d’instruments SAM. Cependant, pas encore de composés organiques identifiés dans ce sol sédimentaire associés à une activité biologique passée ou actuelle. la NASA reste probablement prudente suite aux annonces précipitées de ces derniers mois !

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Carte en fausses couleurs des sites d’étude de Curiosity dans le cratère de Gale. Crédits : NASA/JPL-Caltech/MSSS.

 Mars présentait donc toutes les conditions nécessaires pour accueillir la vie, mais a-t-elle eu le temps d’être habitée ? C’est la nouvelle question qui se pose aux planétologues. La mission de Curiosity se poursuit, et la sonde va rallier d’ici quelques semaines une nouvelle zone d’étude, au centre du cratère de Gale. Son nouvel objectif consistera à collecter suffisamment de données pour estimer la durée et la diversité géologique de cette période « habitable » de la planète Mars. D’ici là, les nombreuses données collectées par la sonde Curiosity ne peuvent que confirmer le succès de la mission, dans laquelle sont également associés des chercheurs français du CNRS, du CEA et de plusieurs laboratoires universitaires.


Dune de David Lynch [trailer]

La rubrique « Vidéo du Dimanche » continue d’explorer les classiques du cinéma SF, avec aujourd’hui l’inoubliable Dune de David Lynch. Peut-être que les étendues de sable de votre plage estivale vous évoquent-elles le paysage d’Arrakis ?


De l’eau liquide s’écoule-t-elle sur Mars ?

Début août, la NASA a lancé une information retentissante concernant la planète Mars : pour la première fois, le satellite Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) aurait rapporté l’écoulement d’eau liquide le long de ravines martiennes. Il ne s’agit plus de glace comme lors des précédentes découvertes des sondes martiennes, mais d’eau liquide présente à la surface de la planète rouge ! Ce phénomène très hypothétique, laissant encore sceptiques certains planétologues, ne pouvait qu’avoir l’effet d’une bombe médiatique.

Comment la NASA est-elle parvenue à ce résultat ? La sonde MRO dispose d’une caméra (HiRISE) afin de surveiller la surface de la planète. En suivant l’évolution de sites spécifiques entre les saisons « chaudes » et « froides » de Mars, la sonde est parvenue à mettre en évidence un écoulement saisonnier que les spécialistes assimilent à de la brine, c’est à dire de l’eau saturée en sels. Le point de fusion de la glace étant abaissé en présence de sels dissous, l’hypothèse de l’eau liquide est donc compatible avec les températures mesurées au cours de la saison chaude martienne (qui restent tout de même inférieures à 0°C).

Cette découverte, particulièrement excitante, pourrait également relancer la perspective de vie à la surface de Mars. En effet, certains scientifiques travaillant de concert avec la NASA vont jusqu’à supposer que cette brine ne dépasserait pas les 3,5% de salinité, soit les mêmes valeurs moyennes que les océans terrestres ! Et l’on se prend à rêver d’efflorescences saisonnières de micro-organismes dans ces éphémères écoulements d’eau salée, non sans un certain clin d’œil aux « saisons végétales » que les astronomes de la première partie du siècle dernier pensaient observer à la surface de Mars !

Le tableau semble idyllique et les exobiologistes s’en lèchent déjà les doigts, mais cette belle annonce présente une faille plutôt gênante. Si la caméra HiRISE du MRO a bien observé des écoulements, le spectromètre embarqué à son bord n’a pas détecté la présence d’eau. L’hypothèse d’écoulements de brine semble pourtant intéressante à retenir, puisque les conditions de température ne permettraient pas l’écoulement de dioxyde de carbone liquide, comme déjà suspecté lors d’autres traces observées, mais il manque encore aux scientifiques de la NASA la preuve physico-chimique directe à même de valider leur annonce. Désolé d’avoir brisé vos rêves : la présence de vie sur Mars est encore loin d’être prouvée…

Modélisation 3D de ravines martiennes (sources : Nasa/JPL-Caltech/Univ. of Arizona)

Sources :

- Newitz A., Scientists find evidence of liquid water on the surface of Mars. Io9, 4 août 2011. http://io9.com/5827462/scientists-confirm-there-is-liquid-water-on-the-surface-of-mars

- Kerr R.A., Is Mars Weeping Salty Tears ? Science Now, 4 août 2001. http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/08/is-mars-weeping-salty-tears.html