Que ce soit au fond des océans ou au plus profond des carottages de la croûte terrestre, on constate une activité biologique intense, dont l’énergie ne peut provenir que de la radioactivité des matériaux de ces profondeurs. L’eau, en particulier, est une source de “briques originelles” pour entretenir le Vivant.
On a longtemps pensé que le soleil était la source unique d’énergie, thermique mais aussi chimique (photosynthèse) pour créer ou accompagner la vie. Puis on a trouvé au fond des océans ce sources minérales et chaudes, qui permettaient via d’autres équations chimiques, des phyllums biotiques, différents, dans des niches environnementales peu accessibles.
Et puis l’homme a creusé toujours plus profond, dans la terre, sous les glaces, sous les mers, et il est apparu que dans les profondeurs, une énergie jugée effrayante en surface, permettait l’accomplissement de réactions chimiques qui accompagnent la Vie …
Tout comme les réactions de fusion nucléaire du soleil fournissent de l’énergie au monde de la surface, un autre type de processus nucléaire – la désintégration radioactive – peut entretenir la vie profondément sous la surface.
Le rayonnement des atomes instables dans les roches peut diviser les molécules d’eau en hydrogène et en peroxydes et radicaux chimiquement réactifs; certaines cellules peuvent utiliser l’hydrogène directement comme combustible, tandis que les produits restants transforment les minéraux et autres composés environnants en sources d’énergie supplémentaires.
Bien que ces réactions radiolytiques produisent de l’énergie beaucoup plus lentement que le soleil et les processus thermiques souterrains, les chercheurs ont montré qu’elles sont suffisamment rapides pour être des moteurs clés de l’activité microbienne dans un large éventail de contextes – et qu’elles sont responsables d’un pool diversifié de molécules organiques et autres produits chimiques importants pour la vie. Selon Jack Mustard, un géologue planétaire à l’Université Brown qui n’était pas impliqué dans le nouveau travail, l’explication de la radiolyse a «ouvert de toutes nouvelles perspectives» sur ce à quoi la vie pourrait ressembler, comment elle aurait pu émerger sur une Terre primitive, et où sinon dans l’univers, il pourrait un jour être trouvé.
De plus en plus de communautés microbiennes souterraines ont été découvertes. L’énigme de ce qui a soutenu cette vie a incité certains chercheurs à proposer qu’il pourrait y avoir «une biosphère profonde déclenchée par l’hydrogène» pleine de cellules utilisant l’hydrogène gazeux comme source d’énergie. (Les microbes trouvés dans les échantillons souterrains profonds étaient souvent enrichis de gènes pour les enzymes qui pourraient tirer de l’énergie de l’hydrogène.) De nombreux processus géologiques pourraient vraisemblablement produire cet hydrogène, mais les mieux étudiés ne se produisaient qu’à des températures et des pressions élevées. Celles-ci comprenaient des interactions entre les gaz volcaniques, la décomposition de minéraux particuliers en présence d’eau et la serpentinisation – l’altération chimique de certains types de roche crustale par des réactions avec l’eau.
On a mieux compris ce phénomène en constatant que l’eau piégée dans ces endroits rocheux contenait non seulement de grandes quantités d’hydrogène, mais aussi de l’hélium – un indicateur que les particules de la désintégration radioactive d’éléments comme l’uranium et le thorium divisaient les molécules d’eau. Ce processus, la radiolyse de l’eau, a été observé pour la première fois dans le laboratoire de Marie Curie au début du XXe siècle, lorsque les chercheurs ont réalisé que les solutions de sels de radium généraient des bulles d’hydrogène et d’oxygène. Curie l’a appelé «une électrolyse sans électrodes». (Il a fallu quelques années de plus aux scientifiques pour se rendre compte que l’oxygène provenait du peroxyde d’hydrogène créé au cours du processus.)
Ainsi, les microbes pouvaient directement utiliser l’hydrogène produit par radiolyse, mais ce n’était que la moitié de l’histoire: pour en tirer pleinement parti, ils avaient besoin non seulement d’hydrogène comme donneur d’électrons, mais d’une autre substance comme accepteur d’électrons. Les scientifiques soupçonnaient que les microbes trouvaient que dans des composés fabriqués lorsque le peroxyde d’hydrogène et d’autres radicaux contenant de l’oxygène provenant de la radiolyse réagissaient avec les minéraux environnants. Dans des travaux publiés en 2016, ils ont montré que le peroxyde d’hydrogène radiolytique interagissait probablement avec les sulfures dans les murs d’une mine canadienne pour produire du sulfate, un accepteur d’électrons. Mais Sherwood Lollar et ses collègues avaient encore besoin de preuves que les cellules dépendaient de ce sulfate pour l’énergie.
En 2019, ils l’ont finalement eu. En cultivant des bactéries des eaux souterraines dans les mines, ils ont pu montrer que les microbes utilisaient à la fois l’hydrogène et le sulfate.
De l’eau, un peu de désintégration radioactive, un peu de sulfure – «et alors vous obtenez un système soutenu de production d’énergie qui peut durer des milliards d’années… comme une impulsion ambiante d’habitabilité».
ADDENDUM: QU’EN EST IL DE LA RADIOACTIVITE SUR LES ANIMAUX VIVANT DANS LA ZONE IRRADIEE DE TCHERNOBYL ?
La zone d’exclusion de Tchernobyl est une zone pratiquement interdite couvrant plus de 1 600 miles carrés autour de l’accident. La zone d’exclusion est une sorte de refuge faunique radioactif. Les animaux sont radioactifs parce qu’ils mangent des aliments radioactifs, ils peuvent donc produire moins de jeunes et porter des descendants mutés. Même ainsi, certaines populations ont augmenté. Ironiquement, les effets néfastes des rayonnements à l’intérieur de la zone peuvent être inférieurs à la menace posée par les humains à l’extérieur de celle-ci. Des exemples d’animaux observés dans la zone comprennent les chevaux de Przewalski, les loups , les blaireaux, les cygnes, les orignaux, les élans, les tortues, les cerfs, les renards, les castors , les sangliers, les bisons, les visons, les lièvres, les loutres, les lynx, les aigles, les rongeurs, les cigognes, les chauves-souris et chouettes.
Tous les animaux ne se portent pas bien dans la zone d’exclusion. Les populations d’invertébrés (y compris les abeilles, les papillons, les araignées, les sauterelles et les libellules) en particulier ont diminué. Cela est probablement dû au fait que les animaux pondent des œufs dans la couche supérieure du sol, qui contient des niveaux élevés de radioactivité.