Sous les glaces antarctiques, un ancien lac fourmille de formes de vie qui mangent les roches. Des échantillons du brassage froid du lac Whillans, situé à 2 600 mètres sous la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, montrent que la masse d’eau enfouie renferme près de 4 000 espèces ou groupes d’espèces de microbes.
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La surface du lac a probablement été exposée pour la dernière fois à la fin du Pléistocène, il y a un million d'années au plus. Depuis lors, ses eaux ne sont presque pas éclairées par le soleil et les températures moyennes avoisinent les -63 degrés Fahrenheit. La découverte confirme les indices précédents selon lesquels la vie trouve le moyen de survivre dans des environnements aussi extrêmes et renforce la possibilité qu'une certaine forme de vie soit encore vivante sur les lunes glacées du système solaire, comme la lune de Jupiter, Europa.
Le lac Whillans est l’un des centaines de lacs sous-glaciaires qui subsistent sous l’Antarctique. Les satellites ont tout d'abord révélé ces plans d'eau cachés il y a plusieurs décennies. «Une question en suspens a été de savoir si l'environnement à la base de la calotte glaciaire est réellement propice à la survie de la vie microbienne», explique Brent Christner, microbiologiste à la Louisiana State University de Bâton-Rouge.
Christner fait partie de l'équipe de forage de recherche sur l'accès sous-glaciaire au ruisseau de glace Whillans (WISSARD), qui regroupe diverses institutions dans le monde et comprend une armée de scientifiques et d'étudiants. Depuis 2009, l’équipage WISSARD tente de comprendre la vie sous le continent sud. Les scientifiques ont commencé à soupçonner que des microbes pourraient vivre sur le dessous du glacier en 1999. Des échantillons de carottes prélevés dans le plus grand lac antarctique, le lac Vostok, ont révélé des traces génétiques de microbes congelés au bord de la calotte glaciaire. Mais il y a une chance que ces créatures soient issues d'un fluide de forage contaminé, et qu'elles fassent partie d'un écosystème vivant et vivant qui reste à débattre. (Ne faites jamais attention aux déclarations extraordinaires selon lesquelles le lac pourrait contenir du poisson.)
Certaines choses ont fait du lac Whillans un bon site candidat pour retrouver une vie sous-glaciaire. Il ne se trouve qu'à environ 800 mètres sous la surface, comparé à la profondeur de deux milles du lac Vostok. Le lac se jette également dans la mer de Ross. Ainsi, tout contaminant potentiel serait éventuellement évacué, laissant le lac relativement vierge après le forage. Sans oublier que le lac est à seulement 600 miles de la station de recherche la plus proche, ce qui signifie que l'équipe pourrait se rendre sur le site plutôt que de voler.
En 2013, l'équipe WISSARD s'est lancée dans l'ultime voyage sur la route en Antarctique. Sur le site, ils ont utilisé un système spécial de forage à l'eau chaude pour creuser la glace. Au fur et à mesure que le semoir descendait, il a fait fondre, filtrer, bouillir, pasteuriser et traiter les glaces avec un traitement UV, puis l’utiliser comme fluide de forage stérile. «Ce serait comme une eau de qualité pharmaceutique», déclare Christner.
Le camping antarctique de l'équipe WISSARD. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
L'instrument de forage utilisé pour récupérer des échantillons d'eau et de sédiments dans le lac Whillans sous-glaciaire. (Brent Christner) 
Un membre de l'équipe WISSARD examine le forage sur le site de forage du lac. (Reed Scherer) 
Un échantillon de sédiment du lit du lac Whillans. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Colonies de bactéries cultivées à partir d'échantillons d'eau du lac Whillans. (Brent Christner) 
Une image au microscope électronique montre une cellule microbienne avec une particule de sédiment attachée du lac Whillans. (Trista Vick-Majors) 
Le site de forage de l'équipe WISSARD au-dessus du lac sous-glaciaire Whillans en Antarctique. (Brent Christner) 
Avec l'aimable autorisation de la sonde spatiale Galileo de la NASA, vue de la surface glacée de la lune de Jupiter, Europa, qui peut abriter un océan sombre et glacial au-dessous. Tout écosystème vivant dans les mers d'Europe pourrait ressembler à celui de l'environnement extrême du lac Whillans. (Institut NASA / JPL-Caltech / SETI) Une fois arrivés au lac, ils ont prélevé de l’eau et des sédiments au fond du lac. Dans un laboratoire de terrain, ils ont pu établir un profil génétique et chimique de l'environnement du lac et de ses habitants. Pour déterminer le nombre d'espèces vivant dans le lac Whillans, les chercheurs ont ciblé un gène codant pour une protéine ribosome, l'une des structures biologiques les plus anciennes et les mieux conservées de la planète. Sur la base du degré de variation de cette séquence du gène ribosome, ils estiment que l’eau contient 3 931 espèces ou groupes d’espèces, rapporte l’équipe dans la revue Nature . Certains sont probablement nouveaux pour la science, mais seule une analyse génétique plus poussée en dira à coup sûr.
L’équipe a ensuite nourri au laboratoire des organismes isolés à partir de différents nutriments du lac de garde afin de déterminer les types de punaises actives dans cet écosystème. À la surface d'un lac, vous trouverez de nombreux microbes qui utilisent l'énergie du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en composés organiques plus complexes, tels que les sucres, et les utiliser pour produire de l'énergie. C'est la photosynthèse de base. Dans les profondeurs sombres du lac Whillans, l’équipe a découvert des microbes qui utilisent plutôt des nutriments chimiques dans l’eau pour fixer leur carbone. La plupart des microbes de l'Antarctique tirent leur énergie de la conversion de l'ammonium en d'autres formes d'azote, tandis que d'autres tirent leur énergie du fer et des composés sulfurés. Tous ces nutriments ont été trouvés dans les échantillons de lac.
C’est là que les rongeurs entrent en jeu. Le fer et les sulfures pourraient pénétrer dans l’eau par des rochers broyés lorsque la glace se frotte contre le substrat rocheux du continent. «Dans un sens, les microbes« mangent la roche »- bien qu'en pratique, ils s'attachent aux particules minérales et les aident à se dissoudre», écrit Martyn Tranter, glaciologue à l'Université de Bristol, dans un éditorial publié par Nature . L'ammonium est probablement produit par des bactéries qui mangent des microbes morts dans le lac.
Il reste encore une foule de questions sans réponse sur les habitants du lac Whillans et sur leur contribution à l'écosystème de l'océan Austral. Des investigations plus poussées pourraient révéler le rôle que ces créatures sous-glaciaires jouent dans des cycles chimiques et biologiques plus vastes sur Terre. Pendant ce temps, d'autres chercheurs sont enthousiasmés par les implications pour les océans extraterrestres.
"Le fait qu'il existe une concentration et une diversité de vie détectées dans ce lac sous-glaciaire signifie qu'il existe un très bon signe pour l'existence de la vie sur Europa, même si les détails sont différents", déclare Cynthia Phillips, géologue planétaire à l'Institut SETI. en Californie. Le lac Whillans n’est pas un jumeau identique aux océans glacés qui existeraient sous la croûte glacée de la lune de Jupiter. La surface de l’Europe a probablement une épaisseur supérieure à six milles, et ses océans s’étendent sur 31 milles. Nous ne savons pas non plus si les océans d'Europe sont recouverts d'une couche de sédiment marin riche en éléments nutritifs. Mais l'écosystème du lac Whillans est toujours ce que nous avons vu de plus près aux microbes extra-terrestres qui pourraient nager dans des océans très lointains.
