Le Rover Curiosity de la mission Mars Science Laboratory explorant les strates sédimentaires du cratère Gale NASA/JPL-Caltech/MSSS

Notre groupe de recherche publie aujourd’hui dans Nature les premières preuves tangibles de l’existence passée et durable d’environnements à la surface de Mars particulièrement favorables à la synthèse spontanée des premières molécules de la biologie nécessaires à l’émergence de la vie.

Nous avons découvert des structures fossiles témoins de cycles répétés et durables de séchage-mouillage de sédiments très anciens de la surface de Mars. Ce mode alternatif sec-humide promeut la concentration et polymérisation de molécules organiques simples (sucres ou acides aminés) qui pourraient avoir été contenues dans les sédiments. Ces processus constituent une étape fondamentale vers la synthèse de molécules biologiques tels que les acides nucléiques (ADN ou ARN).

La question qui préoccupe les scientifiques n’est pas tant de savoir si la vie a existé sur une autre planète que la Terre, mais bien de connaître où et comment la vie telle que nous la connaissons sur Terre s’est construite.

Depuis le milieu des années 1980, les biochimistes ont reconnu que le monde ARN fut une étape préliminaire fondamentale sur la route de la vie. L’ARN aurait constitué la molécule originale autocatalytique et porteuse de l’information génétique, avec des fonctions enzymatiques assurées par les ARNs courts. Les protéines auraient ensuite supplanté les ARNs comme enzymes en raison d’une plus grande diversité, et l’ADN remplacé l’ARN comme molécule porteuse de l’information génétique en raison d’une meilleure stabilité.

Pour accéder au monde ARN qui est une molécule complexe il a été nécessaire de construire un enchaînement de type polymère de ribonucléotides, chacun étant composé d’un groupe phosphate, d’un sucre (le ribose) et d’une base azotée (adénine par exemple).

Ainsi, l’émergence de formes de vie primitives telle qu’elle est conçue actuellement par les scientifiques, nécessite d’abord des conditions environnementales favorables à l’agencement spontané de molécules organiques simples en molécules organiques plus complexes.

Des structures datées de 3,7 milliards d’années

Nous rapportons dans cet article des observations inédites transmises par l’astromobile (ou « rover ») Curiosity qui, équipé d’instruments analytiques des paysages et de la chimie et minéralogie des roches, explore depuis 2012 les pentes du Mont Sharp à l’intérieur du cratère Gale.

Lors des « sols » (jours martiens) 3154 à 3156 en juin 2021, nous avons découvert des structures singulières, exhumées au toit d’anciennes couches sédimentaires datées d’environ 3,7 milliards d’années.

Ces structures sont des rides rectilignes qui apparaissent en relief de quelques centimètres à la surface supérieure de strates sédimentaires. Ces rides vues par le haut sont jointives et sont organisées selon une géométrie parfaitement polygonale. Elles sont constituées dans le détail par l’alignement de petits nodules plus ou moins attachés les uns aux autres de roches essentiellement sulfatées. Un nodule est une petite bille qui apparaît en relief dans et à la surface des strates.

Motif fossile de rides polygonales observées et analysées par Curiosity au 3154ᵉ jour de sa progression dans les strates sédimentaires du cratère de Gale sur Mars. NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP/LGL-TPE

Ces structures polygonales représentent fondamentalement des « fentes de dessiccation », structures ô combien familières aux géologues, et similaires à celles que chacun a observées sur le fond d’une flaque d’eau boueuse asséchée. L’eau initialement contenue dans les sédiments s’évapore sous l’effet du vent et de la chaleur. Les sédiments se déshydratent et se contractent alors, engendrant ce système de fentes de retrait qui s’organise en polygones jointifs.

Des fentes de dessiccation fossiles ont déjà été ponctuellement documentées à la surface de Mars. Mais celles découvertes ici sont clairement différentes du fait de trois « détails » particuliers :

• Le motif polygonal est un motif en Y, formant des hexagones jointifs de type « tomette », avec des angles avoisinant 120° aux points de jonction des fentes ;
• Les fentes de retrait sont ici remplies de minéraux sulfatés (sulfate de calcium et magnésium) ;
• Ces motifs polygonaux s’observent de manière récurrente sur une épaisseur totale de 18 mètres de la colonne sédimentaire.

De nombreux cycles de mouillage-séchage

Selon divers travaux expérimentaux menés dans les laboratoires terrestres sur des bacs à boue, ce motif en Y des jonctions des fentes est caractéristique de cycles répétés de séchage-mouillage du sédiment. Au premier séchage, les fentes de retrait s’organisent en T, formant un motif de type « carreau » avec des angles d’environ 90° aux points de jonction. Au fur et à mesure des cycles expérimentaux mouillage-séchage, les fentes se « fatiguent », et montrent des angles typiquement en Y à 120° au bout du 10e cycle.

Les sulfates sont des roches sédimentaires chimiques dites évaporitiques, c’est-à-dire résultant de la précipitation de saumures associée à l’évaporation d’eau saline. Leur présence au sein des fentes de retrait conforte l’interprétation de celles-ci en termes de fentes de dessiccation. Les nodules qui portent les sulfates sont très irréguliers en morphologie et en composition chimique, ce qui suggère également plusieurs phases de précipitation (séchage) – dissolution (mouillage) partielle des nodules.

Le fait que l’on retrouve à plusieurs reprises ces motifs polygonaux sur une épaisseur de 18 mètres d’empilement vertical des strates sédimentaires indique que cet ancien environnement de dépôt, sujet à des cycles climatiques certainement saisonniers de mouillage-séchage, s’est maintenu sur une période de plusieurs centaines de milliers d’années.

Le sens ultime de la découverte

Ces cycles climatiques saisonniers de mouillage-séchage des sédiments ont potentiellement permis aux molécules simples contenues dans ces mêmes sédiments d’interagir à différentes concentrations dans un milieu salin, et ce de manière répétée et durable.

Ce potentiel de polymérisation des molécules simples au sein des sédiments montrant les structures polygonales prend un sens particulier sachant que celles-ci contiennent d’une part des minéraux argileux de la famille des smectites et d’autre part une quantité significative de matière organique. Les smectites sont des argiles dites « gonflantes » pour lesquelles il a été montré expérimentalement qu’elles ont la faculté d’adsorber et de concentrer les nucléotides entre leurs feuillets constitutifs. L’instrument SAM (Sample at Mars) a par ailleurs révélé la présence au sein de ces mêmes strates de composés organiques simples tels que des chlorobenzènes, des toluènes ou encore différents alcanes. Ces composés sont probablement d’origine météoritique, et leur quantité résiduelle peut atteindre environ 500 g. par m³ de sédiments. Ces molécules ont pu dès lors servir comme certaines des « briques de base » de molécules plus complexes telles que l’ARN.

En résumé, nous déduisons de nos observations, de nos mesures sur Mars, et des différents concepts et expériences terrestres, que le bassin évaporitique de Gale a constitué un environnement très favorable et durable au développement de ce processus de polymérisation des molécules organiques simples en molécules plus complexes nécessaires à l’émergence de la vie.

Nous savons enfin que les structures ici étudiées se situent dans une unité géologique de transition verticale depuis une formation plus ancienne riche en argiles vers une formation plus récente riche en sulfates, et que cette même transition a été détectée par voie orbitale en de nombreux cratères et plaines de Mars.

En conséquence, il apparaît désormais que la probabilité que des précurseurs moléculaires biotiques aient pu se former et être fossilisés à la surface de Mars il y a environ 3,7 milliards d’années au cours de l’Hespérien n’est plus négligeable.

Vers un retour des échantillons martiens ?

Le paradigme actuel pour la vie terrestre est celui d’une émergence dans l’Hadéen, période de temps initiale comprise entre la formation de la Terre il y a environ 4,6 milliards d’années (Ga) par l’accrétion des météorites primitives et environ 4,0 – 3,8 Ga. Mais le plus vieux et seul témoin d’un possible processus biologique hadéen est un graphite (carbone) inclus dans un minéral de zircon daté à 4,1 Ga, ou encore un schiste noir métamorphisé, daté à 3,8 – 3,7 Ga. De plus, l’Hadéen ne comporte actuellement qu’une infime proportion de représentants rocheux à la surface de la Terre en raison de la tectonique des plaques, et en tous cas aucune roche sédimentaire intacte, non métamorphisée. Ceci rend cette quête sous nos pieds d’une vie terrestre primitive a priori vaine.

Contrairement à la surface de la Terre, celle de la planète Mars n’est pas renouvelée, ni transformée par la tectonique des plaques. La surface de Mars a ainsi préservé quasi intactes des roches très anciennes, incluant celles formées dans un environnement et un climat propices à la construction spontanée de précurseurs moléculaires biotiques. En conséquence, autant il semble très peu probable que la vie ait pu évoluer sur Mars aussi fertilement que sur Terre – à ces environnements favorables à l’émergence de la vie à l’Hespérien ont fait suite des environnements arides et froids de l’Amazonien), autant il apparaît désormais possible et opportun d’y explorer l’origine de la vie, et d’y rechercher des composés biotiques précurseurs par le biais de retours d’échantillons prélevés dans le futur par des robots ou des astronautes sur des sites tels que ceux étudiés ici.

Notre découverte ouvre de nouvelles perspectives de recherche sur l’origine de la vie, y compris (surtout) sur d’autres planètes que la nôtre. Elle est à même également de faire reconsidérer les objectifs premiers des missions d’exploration de la planète Mars et celles en particulier du retour d’échantillons.

Auteur : Gilles Dromart, Professeur de géologie, École Normale Supérieure de Lyon – 9 août 2023.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons.

>> Lire l’article original.

Le Beaujolais, Géoparc mondial UNESCO, organise un cycle de conférences climat, avec Gilles Escarguel, paléontologue et enseignant chercheur au Laboratoire d’Écologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés de Lyon l’Université Lyon 1.

Lors de cette conférence sera évoqué  le sujet du changement climatique, les enjeux auxquels nous devons faire face, en replaçant ces éléments dans leur contexte à  l’échelle des temps géologiques.

En amont de la conférence, le samedi 16 septembre à Villefranche, à partir de 14h, les visiteurs sont invités à venir à la rencontre d’acteurs et d’associations locales, afin de mieux comprendre les relations qui existent entre le sous-sol, le sol, les cultures et le climat, et montrer quelles solutions on peut mettre en place, chacun à son échelle.

Cette conférence vous est disponible à trois dates, sur trois lieux différents :

• Samedi 16 septembre à  la salle l’Atelier à Villefranche
• Samedi 7 octobre au Théâtre à Beaujeu
• Samedi 14 octobre au Caveau du Théâtre à Tarare

>> Retrouvez toute l’actualité du Géoparc sur la page Facebook Beaujolais Géoparc mondial UNESCO et sur le site internet :

Geopark du Beaujolais

Le Géoparc Beaujolais vous invite à découvrir « 500 millions d’années et un jour« , l’exposition itinérante sur la géologie du Beaujolais, qui va circuler pendant plus d’un an sur l’ensemble du territoire.

Quelques minutes pour tourner la tête et regarder loin derrière, l’histoire de la Terre… Les roches du Beaujolais nous racontent un long récit géologique, ponctué d’événements cataclysmiques, d’animaux disparus, de mers calmes, de mers agitées mais aussi d’incertitudes.

L’exposition propose de voir ce récit au travers des roches du Beaujolais et de découvrir les multiples usages qu’en ont fait les humains.

L’idée étant de familiariser les habitants avec, d’une part le label Géoparc mondial UNESCO décerné au Beaujolais en 2018, et d’autre part avec les raisons de cette labellisation, en particulier sa géodiversité importante.

Rendez-vous à partir du mois de juin 2023 pour découvrir cette nouvelle exposition !

> > Dates et lieux de l’exposition en 2023 :

• Du 3 au 25 juin : Château des Tours à Anse
• Du 7 juillet au 27 août : Médiathèque Le Singuliers à Belleville
• Du 2 au 24 septembre : Micro-folies – La Bobine à Lamure-sur-Azergues
• Du 30 septembre au 29 octobre : Maison du Terroir à Beaujeu
• Du 3 novembre au 30 décembre : Espace découverte du Pays de l’Arbresle
• Dates à venir pour 2024…

Toutes les infos dans la rubrique « exposition » de la programmation des géo-évènements :

géopark du beaujolais

Illustration : Cyrielle Villard
Photographie : Gaël Fontaine

Pour la septième année consécutive, découvrez ou re-découvrez le Géoparc mondial UNESCO Beaujolais grâce aux Géo-événements !

Découvrez une histoire vieille de 500 millions d’années ! En famille, en couple, entre amis… venez apprendre les secrets cachés de la géologie beaujolaise et découvrir un Beaujolais fascinant et et encore méconnu, un Beaujolais qui se cache sous nos pieds, dans les murs des maisons ou encore dans les grands paysages, un Beaujolais témoin de l’histoire de la Terre.

Le temps d’une échappée ludique, devenez bâtisseur de murs en pierre sèche, embarquez sur l’eau pour une conférence flottante, petit-déjeunez à l’aube sur le mont Brouilly, laissez-vous conter la géologie lors d’une balade dans les vignes…

Au programme, balades commentées, conférences, ateliers, expositions, dégustations, chantiers participatifs, spectacles…

>> Plus d’informations et programmation :

Géoparc du Beaujolais

©Alenka Skvarc

Portés par le Club EcoVeto Jr, Chloé Leroy et Alexandre Fontanella, étudiants à VetAgro Sup, ont lancé le nouveau cycle de conférences intitulé « Avant d’aller sur Mars » qui propose des conférences mensuelles accessibles à tous les publics et est l’occasion d’ouvrir le débat sur des sujets environnementaux.

Luc Abbadie, professeur émérite des universités à l’Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement de Paris et docteur en écologie, a été l’intervenant de la seconde conférence du cycle en janvier 2023. Celle-ci porte sur le thème de la biodiversité et de son évolution sous l’influence de l’Homme.

>> Retrouvez la première conférence de « Avant d’aller sur Mars ! » :

L’anthropocène

©Jezael Melgoza

Portés par le Club EcoVeto Jr, Chloé Leroy et Alexandre Fontanella, étudiants à VetAgro Sup, ont lancé le nouveau cycle de conférences intitulé « Avant d’aller sur Mars » qui propose des conférences mensuelles accessibles à tous les publics et est l’occasion d’ouvrir le débat sur des sujets environnementaux.

La première rencontre a eu lieu début décembre 2022 et a réuni une centaine de participants, étudiants, enseignants, membres du personnels et publics extérieurs… autour de la question de l’anthropocène. Pierre Thomas, géologue et professeur à l’École normale supérieure de Lyon a développé le sujet de l’anthropocène au public afin de souligner l’impact de l’Homme sur la planète et les éventuelles traces que nous laisserons sur Terre.

>> Retrouvez la seconde conférence de « Avant d’aller sur Mars ! » :

Biodiversité : de quoi parle-t-on ?

Le frottement solide est le mécanisme clé de la dynamique des failles sismiques. La faille est maintenue bloquée grâce aux forces de frottement s’appliquant entre ses constituants. Elle entre en glissement quand les contraintes appliquées deviennent trop élevées, engendrant un séisme.

La physique du frottement est depuis longtemps étudiée (Léonard de Vinci fut le premier il y a 500 ans). En effet, le frottement est omniprésent sur Terre. Nous utilisons les frottements pour marcher, faire du vélo, grimper une falaise, il provoque l’usure des pièces mécaniques, produit du bruit… Le rôle des physiciens est de comprendre comment agit le frottement de manière universelle, aussi bien pour les pièces mécaniques que pour les failles sismiques.

Elsa Bayart, chargée de recherche CNRS à l’ENS Lyon, vous montrera qu’en réalisant des expériences de laboratoire, nous pouvons faire le lien entre les objets géologiques complexes que sont les failles et une simple interface frictionnelle entre deux solides. Nous cherchons à extraire les ingrédients minimaux nécessaires à la compréhension de la dynamique d’une faille. Nous verrons qu’il est possible de comprendre et modéliser des observations sismologiques à partir de systèmes modèles de laboratoires.

En partenariat avec l’Université Ouverte (Lyon 1).

>> Plus d’informations :

BM Part Dieu

En 2018, le label « Géoparc mondiale UNESCO » est décerné au Beaujolais en reconnaissance de sa géologie particulière, de son patrimoine associé (bâti notamment) et pour sa forte mise en valeur.

La géologie du Beaujolais est complexe : des centaines de roches constituent ce territoire. Celles-ci se sont formées lors d’une histoire géologique vieille de plus de 500 millions d’années, et dans de multiples environnements : archipel volcanique, massif montagneux, plaine désertique, littoral et environnement marin côtier, mer peu profonde, etc.

La mission du Géoparc est de faire découvrir à un large public ces trésors géologiques, au travers de rencontres, animations, conférences, etc. Et grâce à des publications accessibles à tout public. Ainsi, le 1er Bulletin scientifique du Géoparc Beaujolais vient d’être publié (N°1 – août 2022) : richement illustré et documenté, il fournit à la recherche scientifique locale un support de diffusion des nouvelles connaissances en géologie du Beaujolais.

>> À découvrir dans ce bulletin :

• Mines de cuivre, puis de pyrite et minéraux de Chessy-les-Mines, par Frédéric Gaudry, géologue, professeur agrégé de SVT, lycée Rosa Parks (Neuville-sur-Saône) ;
  
• Les orgues rhyolitiques de Saint-Victor-sur-Rhins et le magmatisme viséen de l’Ouest du Beaujolais, par Pierre Thomas, professeur émérite, Laboratoire de Géologie de Lyon – Terre, Planètes, Environnement – Lyon, France
  Université de Lyon, ENS de Lyon, UCBL, UJM, CNRS ;
• Glaciations en Beaujolais : principaux enseignements d’une découverte géologique insolite, par Bruno Rousselle, géologue, référent du Comité Scientifique du Géoparc mondial UNESCO, Conservateur du musée de l’Espace Pierres Folles (Géologie et Géopatrimoines Beaujolais) ;
• Le site de la Terrasse de Chiroubles : de la géologie du granite à la géologie régionale, par Tanguy Leblanc, géologue, chargé de mission Géoparc mondial UNESCO, Syndicat Mixte du Beaujolais ;
  
• La source de Saint-Fonds (Gleizé, Rhône) : traçages et qualité de l’eau, par Bruno Ducluzaux, hydrogéologue
  EKS Hydrogéologie, 69640 Lacenas, France ;
  
• Étude géopédologique des terroirs viticoles du Beaujolais, par Isabelle Letessier, pédologue Bureau d’Études SIGALES, 38410 Saint-Martin-d’Uriage, France ;
  
• Premier inventaire de la pierre de construction ancienne et moderne à Villefranche-sur-Saône : « géologie en ville » en Beaujolais, par Bruno Rousselle, géologue, référent du Comité Scientifique du Géoparc mondial UNESCO, Conservateur du musée de l’Espace Pierres Folles (Géologie et Géopatrimoines Beaujolais) ;
  

>> Télécharger le bulletin Géoparc 2022 : CLIQUEZ ICI

Pour en savoir plus :

Géoparc du Beaujolais

PPour aller plus loin :

• La géologie sous toutes ses formes
• Patrimoine géologique : des histoires particulières racontées par les cailloux, un article Pop’Sciences, Nathalie Mermet, oct. 2020

Certains minéraux présentent la propriété spectaculaire d’émettre des lumières de couleurs vives. Luminescence, photoluminescence, fluorescence… ces phénomènes sont multiples et si ces minéraux impressionnent par leur aspect visuel, ils sont aussi l’objet de nombreuses études scientifiques dont les résultats permettent d’envisager des applications technologiques prometteuses.

Intervenant : Gérard Panczer, enseignant-chercheur à l’Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1).

Plus d’informations sur le site du :

Musée des Confluences