La Vie sur Mars : des composés bactéricides et toxiques à la surface de Mars ?

La question de la vie sur Mars et de la réactivité de son sol est depuis longtemps questionnée. Des chercheurs de l’université d’Edimbourg ont découvert un cocktail de molécules qui seraient toxiques pour les bactéries.  La surface de Mars pourrait être hostile aux bactéries à travers la présence d’espèces chimiques réactives : les perchlorates ClO₄^–. Ces espèces chimiques pourraient impacter négativement la viabilité sur Mars. Elles ont été retrouvées au cours de diverses missions spatiales telles que la mission NASA Phoenix en 2008, avec la sonde Curiosity et par des observations en orbite. Les sols martiens contiendraient entre 0,4-0,6% de perchlorates.

Les perchlorates sont composés d’atomes de chlore et d’oxygène. Les anions perchlorates sont l’état le plus élevé d’oxydation des espèces chlorés. Ce sont donc de puissants oxydants à température élevée, mais ils sont stables à température ambiante.

L’effet bactéricide des ions perchlorates

Une étude dans la revue scientifique Scientific Report a évalué la réactivité de ces ions perchlorates face aux irradiations UV ainsi que la survivabilité de la bactérie Bacillus subtilis comme modèle cellulaire. Mars est sujette à des radiations importantes d’UVC (200-280 nm) à cause de la non-présence de couche d’ozone et d’oxygène qui peuvent absorber et protéger des UV. Et en outre, Bacillus subtilis est une bactérie fréquemment retrouvée dans les engins spatiaux. Cette viabilité des bactéries a été estimée à partir d’un ratio N (nombre de cellules survivants) / N₀ (concentration de départ en bactéries).

Les chercheurs ont constaté qu’une irradiation aux UV avec ions perchlorates tuait toutes les cellules en 30 secondes alors qu’une irradiation aux UV seules avait un effet bactéricide en 1 min. Ils l’ont également testé dans des conditions proches de Mars (surface rocailleuse, faible température) ainsi qu’avec d’autres composants du sol martien comme les oxydes de fer. Bien que plus faible et ralenti, l’effet bactéricide s’y retrouvait également.

Les chercheurs concluent que le cocktail de perchlorates couplés à des irradiations UV aurait un effet bactéricide et pourrait donc être hostile à la vie sur Mars. Il se retrouve également avec d’autres espèces perchlorates. Le mécanisme d’action sur les cellules pourrait être dû à la dégradation des perchlorates en espèces très réactives à l’oxygène (appelées radicaux libres). Ces molécules contiennent un électron célibataire qui les rend instables. Or, dans la nature tout système tend vers la stabilité. Cet électron célibataire va essayer d’arracher un électron à une autre molécule pour devenir stable. En arrachant cet électron, la molécule qui perd l’électron deviendra à son tour instable comme une réaction en chaîne. C’est le stress oxydatif. Ces espèces réactives sont utilisées par notre organisme pour combattre les virus ou les bactéries.

La réaction de Photo-Fenton est également mis en cause avec la présence d’oxyde de fer sur Mars. Cette réaction couple des espèces réactives et des oxydes métalliques comme catalyseur avec une source d’irradiation. Cela produit des radicaux libres (radicaux hydroxyles), qui sont des molécules très réactives et instables.

Néanmoins, il convient de considérer ces résultats avec prudence et par ailleurs, si les bactéries sont un peu enterrées dans le sol, elles pourraient être protégées.

Les ions perchlorates, une molécule ambivalente

Par ses aspects d’espèce réactive à l’oxygène évoqués ci-dessus, les ions ClO₄^– peuvent également être néfastes pour l’Homme. Cette molécule est présente à hauteur d’environ 1% dans les poussières martiennes qui sont facilement ingérables par inhalation. Cet ion peut se décomposer en molécules plus réactives comme les oxyanions ClO₂^– et ClO^– qui peuvent provoquer des difficultés respiratoires, des vomissements, des pertes de conscience (Davila et al. 2013). Le perchlorate est également un compétiteur avec les ions iodes. Des carences en iode peuvent aboutir à des problèmes de thyroïde.

Cependant, tout n’est pas négatif. Les perchlorates pourraient être une ressource importante en dioxygène. Ils peuvent être transformés par des réactions chimiques simples en oxygène. Les ions perchlorates ClO₄^– peuvent être réduit en chlorite puis dismuté par la chlorite dismutase en chlore et en oxygène.
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Sources :

AF Davila, D WIllson, JD Coates et CP McKay – Perchlorate on Mars: A chemical hazard and a resource for humans – International Journal of Astrobiology – Volume 12, Issue 4 – October 2013, pp. 321-325

J Wadsworth et CS Cockell – Perchlorates on Mars enhance the bacteriocidal effects of UV lights – Scientific Reports July 2017