Well, you know, sometimes the most important things come in the smallest packages. I am going to try to convince you, in the 15 minutes I have, that microbes have a lot to say about questions such as, "Are we alone?" and they can tell us more about not only life in our solar system but also maybe beyond, and this is why I am tracking them down in the most impossible places on Earth, in extreme environments where conditions are really pushing them to the brink of survival. Actually, sometimes me too, when I'm trying to follow them too close. But here's the thing: We are the only advanced civilization in the solar system, but that doesn't mean that there is no microbial life nearby. In fact, the planets and moons you see here could host life -- all of them -- and we know that, and it's a strong possibility. And if we were going to find life on those moons and planets, then we would answer questions such as, are we alone in the solar system? Where are we coming from? Do we have family in the neighborhood? Is there life beyond our solar system?
Parfois les plus petites choses sont aussi les plus importantes... Je vais essayer de vous convaincre dans les 15 prochaines minutes que les microbes ont des réponses à nous apporter sur des questions comme « Sommes-nous seuls ? » Et ils peuvent nous en apprendre non seulement sur la vie dans notre système solaire, mais aussi, peut-être, bien au-delà... C'est pour çà que je les chasse sur Terre dans les endroits les plus inaccessibles, dans des environnements extrêmes, aux limites de leurs capacités de survie. Et également de mes limites quand j'essaye de les suivre de trop près ! Mais le fait est que nous sommes l'unique civilisation avancée dans le système solaire, mais cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de vie microbienne près de nous. Les planètes et les lunes que vous voyez ici pourraient toutes abriter la vie, et nous le savons, et la probabilité en est même forte. Et si nous pouvions trouver de la vie sur ces lunes et ces planètes, alors il nous faudrait répondre à des questions comme : « Sommes nous seuls dans le système solaire ? » « D'où venons-nous ? » « Avons-nous de la famille dans le voisinage ? » « Y a-t-il de la vie au-delà de notre système solaire ? »
And we can ask all those questions because there has been a revolution in our understanding of what a habitable planet is, and today, a habitable planet is a planet that has a zone where water can stay stable, but to me this is a horizontal definition of habitability, because it involves a distance to a star, but there is another dimension to habitability, and this is a vertical dimension. Think of it as conditions in the subsurface of a planet where you are very far away from a sun, but you still have water, energy, nutrients, which for some of them means food, and a protection. And when you look at the Earth, very far away from any sunlight, deep in the ocean, you have life thriving and it uses only chemistry for life processes.
Et nous pouvons nous poser ces questions parce qu'il y a eu une révolution dans notre compréhension de ce qu'est une planète habitable, et aujourd'hui, une planète habitable est une planète qui dispose d'une zone où l'eau peut rester dans un état stable, mais pour moi c'est une définition « horizontale » de l'habitabilité car ça ne regarde que la distance à une étoile. Mais il y a une autre dimension à l'habitabilité et c'est la dimension verticale. Il faut voir cela comme les conditions sous la surface de la planète, même très loin du soleil, mais où l'eau, l'énergie, les nutriments existent, ce qui veut dire de la nourriture et une protection. Et si vous prenez la Terre, très loin de la lumière du soleil, au plus profond des océans, vous trouvez de la vie en abondance basée uniquement sur des processus chimiques.
So when you think of it at that point, all walls collapse. You have no limitations, basically. And if you have been looking at the headlines lately, then you will see that we have discovered a subsurface ocean on Europa, on Ganymede, on Enceladus, on Titan, and now we are finding a geyser and hot springs on Enceladus, Our solar system is turning into a giant spa. For anybody who has gone to a spa knows how much microbes like that, right? (Laughter)
Et si vous pensez à cette question sous cet angle, toutes les barrières tombent. Il n'y a, de fait, plus aucune limite. Vous avez peut-être lu dans les journaux que des océans sous la surface de planètes ont été découverts sur Europe, Ganymède Encelade, Titan, des geysers et des sources chaudes sont décelés sur Encelade. Notre système solaire est en train de se transformer en un spa géant. Et tous ceux qui ont déjà profité d'un spa savent que les microbes adorent ça ! (Rires)
So at that point, think also about Mars. There is no life possible at the surface of Mars today, but it might still be hiding underground.
Pensez maintenant à Mars. Aucune vie n'est possible à la surface de Mars aujourd'hui, mais elle pourrait très bien se cacher sous la surface.
So, we have been making progress in our understanding of habitability, but we also have been making progress in our understanding of what the signatures of life are on Earth. And you can have what we call organic molecules, and these are the bricks of life, and you can have fossils, and you can minerals, biominerals, which is due to the reaction between bacteria and rocks, and of course you can have gases in the atmosphere. And when you look at those tiny green algae on the right of the slide here, they are the direct descendants of those who have been pumping oxygen a billion years ago in the atmosphere of the Earth. When they did that, they poisoned 90 percent of the life at the surface of the Earth, but they are the reason why you are breathing this air today.
Nous avons fait des progrès dans notre compréhension de l'habitabilité, mais également dans notre compréhension des caractérisations de la vie sur Terre. Il peut s'agir de molécules organiques, qui sont les briques élémentaires de la vie, il peut s'agir de fossiles, de minéraux ou de bio-minéraux, qui sont dus à la réaction entre des bactéries et des roches et bien sûr cela peut se traduire par des gaz dans l'atmosphère. Regardez ces minuscules algues vertes, à droite sur l'image, ce sont des descendantes directes de celles qui ont pompé l'oxygène il y a un milliard d'années dans l'atmosphère. Et en faisant cela, elles ont empoisonné 90% de la vie à la surface de la Terre, mais c'est grâce à elles que vous respirez de l'air aujourd'hui.
But as much as our understanding grows of all of these things, there is one question we still cannot answer, and this is, where are we coming from? And you know, it's getting worse, because we won't be able to find the physical evidence of where we are coming from on this planet, and the reason being is that anything that is older than four billion years is gone. All record is gone, erased by plate tectonics and erosion. This is what I call the Earth's biological horizon. Beyond this horizon we don't know where we are coming from.
Mais malgré l'évolution de notre compréhension sur ces sujets, la même question se pose, et nous n'avons pas de réponse : « D'où venons-nous ? » La réponse est complexe à trouver, car nous ne serons pas capables de trouver des preuves de nos origines sur cette planète car tout ce qui est antérieur à 4 milliards d'années a disparu. Tout a été effacé par l'érosion et les mouvements des plaques tectoniques. J'appelle cela l'horizon biologique de la Terre. Au-delà de cet horizon, nous ne savons pas d'où nous venons.
So is everything lost? Well, maybe not. And we might be able to find evidence of our own origin in the most unlikely place, and this place in Mars.
Alors, est-ce que tout est perdu ? Eh bien, peut-être pas... Et nous pourrions être capables de trouver des preuves de nos propres origines dans un endroit des plus inattendus, cet endroit, c'est Mars.
How is this possible? Well clearly at the beginning of the solar system, Mars and the Earth were bombarded by giant asteroids and comets, and there were ejecta from these impacts all over the place. Earth and Mars kept throwing rocks at each other for a very long time. Pieces of rocks landed on the Earth. Pieces of the Earth landed on Mars. So clearly, those two planets may have been seeded by the same material. So yeah, maybe Granddady is sitting there on the surface and waiting for us. But that also means that we can go to Mars and try to find traces of our own origin. Mars may hold that secret for us. This is why Mars is so special to us.
Comment cela est-il possible ? Nous savons qu'au début du système solaire, Mars et la Terre ont été bombardées par des comètes et des astéroïdes géants et qu'il y a eu des retombées de ces impacts un peu partout. La Terre et Mars se sont très longtemps lancé des roches l'une vers l'autre. Des fragments sont tombés sur Terre, et des fragments de Terre ont atterri sur Mars. Les deux planètes ont donc pu être ensemencées par les mêmes matériaux. Alors, oui, peut-être que notre Grand-Père est assis quelque part et nous attend. Mais cela signifie aussi pouvoir trouver sur Mars des traces de nos origines. Mars pourrait détenir ce secret pour nous. C'est pour cela que Mars est si précieuse pour nous.
But for that to happen, Mars needed to be habitable at the time when conditions were right. So was Mars habitable? We have a number of missions telling us exactly the same thing today. At the time when life appeared on the Earth, Mars did have an ocean, it had volcanoes, it had lakes, and it had deltas like the beautiful picture you see here. This picture was sent by the Curiosity rover only a few weeks ago. It shows the remnants of a delta, and this picture tells us something: water was abundant and stayed founting at the surface for a very long time. This is good news for life. Life chemistry takes a long time to actually happen.
Mais pour que cela se soit passé, il aurait fallu que Mars ait été habitable quand les conditions étaient idéales. Est-ce que Mars a été habitable ? Un grand nombre de missions nous disent toutes exactement la même chose. Au moment où la vie est apparue sur Terre, Mars avait un océan, des volcans, des lacs et il avait des deltas, comme sur cette superbe photo. Cette photo a été envoyée par le rover Curiosity il y a quelques semaines. Elle montre les traces d'un delta, et cette photo nous dit quelque chose : l'eau était abondante et est restée à la surface pendant très longtemps. C'est une bonne nouvelle pour la vie. La chimie de la vie demande beaucoup de temps pour produire ses effets.
So this is extremely good news, but does that mean that if we go there, life will be easy to find on Mars? Not necessarily.
C'est une très bonne nouvelle, mais est-ce pour autant que nous trouverons facilement de la vie sur Mars ? Pas nécessairement.
Here's what happened: At the time when life exploded at the surface of the Earth, then everything went south for Mars, literally. The atmosphere was stripped away by solar winds, Mars lost its magnetosphere, and then cosmic rays and U.V. bombarded the surface and water escaped to space and went underground. So if we want to be able to understand, if we want to be able to find those traces of the signatures of life at the surface of Mars, if they are there, we need to understand what was the impact of each of these events on the preservation of its record. Only then will we be able to know where those signatures are hiding, and only then will we be able to send our rover to the right places where we can sample those rocks that may be telling us something really important about who we are, or, if not, maybe telling us that somewhere, independently, life has appeared on another planet.
Voilà ce qui est arrivé : au moment où la vie a explosé à la surface de la Terre, tout s'est déréglé sur Mars. Tout d'abord, l'atmosphère a été balayée par les vents solaires, Mars a perdu sa magnétosphère, les rayons cosmiques et ultra-violets ont bombardé la surface, et l'eau s'est évaporée dans l'espace ou a migré sous la surface. Donc, si nous voulons pouvoir comprendre, si nous voulons pouvoir trouver ces traces de la signature de la vie à la surface de Mars, si elles sont bien là, nous devons comprendre quel a été l'impact de chacun de ces événements sur la préservation de ces traces. Alors seulement, nous serons capables de savoir où se cachent ces signatures, alors seulement nous serons capables d'envoyer nos rovers aux bons endroits où nous pourrons faire des prélèvements de roches qui pourront nous dire quelque chose d'important sur qui nous sommes ou, sinon, pourront nous dire que quelque part, indépendamment, la vie est apparue sur une autre planète.
So to do that, it's easy. You only need to go back 3.5 billion years ago in the past of a planet. We just need a time machine.
Pour faire cela, c'est très simple. Il suffit de retourner 3,5 milliards d'années en arrière dans le passé d'une planète. Il suffit d'une machine à remonter le temps.
Easy, right? Well, actually, it is. Look around you -- that's planet Earth. This is our time machine. Geologists are using it to go back in the past of our own planet. I am using it a little bit differently. I use planet Earth to go in very extreme environments where conditions were similar to those of Mars at the time when the climate changed, and there I'm trying to understand what happened. What are the signatures of life? What is left? How are we going to find it? So for one moment now I'm going to take you with me on a trip into that time machine.
Facile, non ? Eh bien, en fait, ça l'est. Regardez la Terre autour de vous. C'est notre machine à remonter le temps ! Les géologues l'utilisent pour retourner dans le passé de notre propre planète. Je l'utilise un peu différemment, pour trouver des environnements extrêmes où les conditions sont similaires à celles sur Mars au moment où le climat y a changé et là, j'essaye de comprendre ce qui s'est passé. Quelles sont les signatures de la vie ? Qu'est-ce qui reste ? Comment le trouver ? Pendant quelques instants, je vais tâcher de vous emmener avec moi dans un voyage dans le temps.
And now, what you see here, we are at 4,500 meters in the Andes, but in fact we are less than a billion years after the Earth and Mars formed. The Earth and Mars will have looked pretty much exactly like that -- volcanoes everywhere, evaporating lakes everywhere, minerals, hot springs, and then you see those mounds on the shore of those lakes? Those are built by the descendants of the first organisms that gave us the first fossil on Earth.
Nous sommes à 4500 mètres d'altitude, dans les Andes mais aussi moins d'un milliard d'années après la formation de Mars et de la Terre. Les deux planètes ont dû ressembler à peu près à cela : des volcans partout, des lacs qui s'évaporent, des minéraux, des sources chaudes, et vous voyez ces monticules sur le rivage du lac ? Ils ont été bâtis par les descendants des premiers organismes qui nous ont laissé le premier fossile sur Terre.
But if we want to understand what's going on, we need to go a little further. And the other thing about those sites is that exactly like on Mars three and a half billion years ago, the climate is changing very fast, and water and ice are disappearing. But we need to go back to that time when everything changed on Mars, and to do that, we need to go higher. Why is that? Because when you go higher, the atmosphere is getting thinner, it's getting more unstable, the temperature is getting cooler, and you have a lot more U.V. radiation. Basically, you are getting to those conditions on Mars when everything changed.
Mais pour aller plus loin dans notre compréhension, il faut remonter encore. Et l'autre point intéressant est que, de même que sur Mars il y a 3,5 milliards d'années, le climat change très vite, et l'eau et la glace disparaissent. Mais nous devons retourner au moment où tout a changé sur Mars, et pour cela, nous devons monter encore. Pourquoi ? Parce que, plus haut, l'atmosphère se réduit, devient plus instable, la température baisse, et les radiations U.V. sont plus fortes. En fait, on s'approche des conditions sur Mars lorsque tout y a changé.
So I was not promising anything about a leisurely trip on the time machine. You are not going to be sitting in that time machine. You have to haul 1,000 pounds of equipment to the summit of this 20,000-foot volcano in the Andes here. That's about 6,000 meters. And you also have to sleep on 42-degree slopes and really hope that there won't be any earthquake that night. But when we get to the summit, we actually find the lake we came for. At this altitude, this lake is experiencing exactly the same conditions as those on Mars three and a half billion years ago. And now we have to change our voyage into an inner voyage inside that lake, and to do that, we have to remove our mountain gear and actually don suits and go for it. But at the time we enter that lake, at the very moment we enter that lake, we are stepping back three and a half billion years in the past of another planet, and then we are going to get the answer came for. Life is everywhere, absolutely everywhere. Everything you see in this picture is a living organism. Maybe not so the diver, but everything else. But this picture is very deceiving. Life is abundant in those lakes, but like in many places on Earth right now and due to climate change, there is a huge loss in biodiversity. In the samples that we took back home, 36 percent of the bacteria in those lakes were composed of three species, and those three species are the ones that have survived so far.
Je n'ai jamais promis que ce voyage temporel serait une partie de plaisir. On ne reste pas tranquillement assis dans cette machine. Vous devez emmener 500 kg d'équipement au sommet de ce volcan à 6 000 mètres d'altitude dans les Andes. J'ai bien dit 6 000 mètres. Et vous devez aussi dormir sur des pentes à 42 degrés, et espérer que la nuit passe sans tremblement de terre. Mais une fois parvenus au sommet, nous avons trouvé le lac que nous cherchions. A cette altitude, le lac est soumis aux mêmes conditions que celles sur Mars il y a 3,5 milliards d'années. Et maintenant, il nous faut faire un nouveau voyage au sein même du lac, retirer nos équipements de montagne pour revêtir nos combinaisons de plongée. Et à l'instant précis où nous pénétrons dans les eaux de ce lac, nous retournons dans le temps, 3,5 milliards d'années dans le passé d'une autre planète, pour trouver la réponse que nous sommes venus chercher. La vie est partout, absolument partout. Tout ce que vous voyez dans cette image est un organisme vivant. Peut-être pas vraiment le plongeur, mais tout le reste, oui. Mais cette image est très trompeuse. La vie est abondante dans ces lacs, mais, comme à beaucoup d'autres endroits sur Terre, du fait du changement climatique, il y a une énorme perte de biodiversité. Dans les prélèvements que nous avons ramenés, 36% des bactéries dans ces lacs étaient issues de seulement 3 espèces, et ces 3 espèces sont celles qui ont survécu jusqu'à maintenant.
Here's another lake, right next to the first one. The red color you see here is not due to minerals. It's actually due to the presence of a tiny algae. In this region, the U.V. radiation is really nasty. Anywhere on Earth, 11 is considered to be extreme. During U.V. storms there, the U.V. Index reaches 43. SPF 30 is not going to do anything to you over there, and the water is so transparent in those lakes that the algae has nowhere to hide, really, and so they are developing their own sunscreen, and this is the red color you see. But they can adapt only so far, and then when all the water is gone from the surface, microbes have only one solution left: They go underground. And those microbes, the rocks you see in that slide here, well, they are actually living inside rocks and they are using the protection of the translucence of the rocks to get the good part of the U.V. and discard the part that could actually damage their DNA. And this is why we are taking our rover to train them to search for life on Mars in these areas, because if there was life on Mars three and a half billion years ago, it had to use the same strategy to actually protect itself. Now, it is pretty obvious that going to extreme environments is helping us very much for the exploration of Mars and to prepare missions. So far, it has helped us to understand the geology of Mars. It has helped to understand the past climate of Mars and its evolution, but also its habitability potential. Our most recent rover on Mars has discovered traces of organics. Yeah, there are organics at the surface of Mars. And it also discovered traces of methane. And we don't know yet if the methane in question is really from geology or biology. Regardless, what we know is that because of the discovery, the hypothesis that there is still life present on Mars today remains a viable one.
Voici un autre lac, très proche du précédent. La couleur rouge que vous voyez n'est pas due à des minéraux. Elle est en fait due à des petites algues. Dans cette région, les radiations UV sont vraiment très fortes. Partout sur Terre, 11 est considéré comme un indice extrême. Durant les tempêtes UV là-bas, l'indice peut atteindre 43. Un indice de protection 30 ne peut rien faire pour vous là-bas, et l'eau est si transparente dans ces lacs que les algues n'ont aucun endroit où se cacher, alors elles développent leur propre crème solaire, c'est la couleur rouge que vous voyez. Mais elles ont pu s'adapter jusqu'à présent, puis, quand toute l'eau a disparu en surface, il ne reste qu'une solution aux microbes : migrer sous la surface. Et ces microbes, ces roches que vous voyez sur ces images, eh bien, ils vivent en fait à l'intérieur des roches et ils utilisent la protection de la translucidité des roches pour récupérer une fraction des UV et filtrer la partie qui pourrait endommager leur ADN. Et c'est pourquoi nous entraînons nos robots à rechercher de la vie sur Mars dans ces zones car s'il y a eu de la vie sur Mars il y a 3,5 milliards d'années, elle a dû utiliser les mêmes stratégies de survie pour se protéger. Il est évident pour nous qu'aller dans ces environnements extrêmes nous aide énormément pour l'exploration de Mars, et la préparation des missions futures. Cela nous a aidés à comprendre la géologie de Mars. Cela nous a aidés à comprendre le climat passé de Mars et son évolution, mais également son potentiel d'habitabilité. Nos derniers robots sur Mars ont découvert des traces organiques. Oui, il y a des traces organiques à la surface de Mars. Et ils ont aussi découvert des traces de méthane. Et nous ne savons pas encore si ce méthane est d'origine géologique ou biologique. Malgré tout, nous savons, grâce à cette découverte, que l'hypothèse qu'il y ait de la vie sur Mars aujourd'hui, est encore une hypothèse viable.
So by now, I think I have convinced you that Mars is very special to us, but it would be a mistake to think that Mars is the only place in the solar system that is interesting to find potential microbial life. And the reason is because Mars and the Earth could have a common root to their tree of life, but when you go beyond Mars, it's not that easy. Celestial mechanics is not making it so easy for an exchange of material between planets, and so if we were to discover life on those planets, it would be different from us. It would be a different type of life. But in the end, it might be just us, it might be us and Mars, or it can be many trees of life in the solar system. I don't know the answer yet, but I can tell you something: No matter what the result is, no matter what that magic number is, it is going to give us a standard by which we are going to be able to measure the life potential, abundance and diversity beyond our own solar system. And this can be achieved by our generation. This can be our legacy, but only if we dare to explore.
J'espère maintenant vous avoir convaincus que Mars est très précieuse pour nous, mais cela serait une erreur de considérer que Mars est le seul endroit intéressant dans le système solaire, pour trouver de la vie microbienne. Et la raison en est que Mars et la Terre pourraient avoir des racines communes dans leur arbre de vie mais si on va au-delà de Mars, ce n'est plus si simple. La mécanique céleste ne facilite pas les choses pour échanger des matériaux entre planètes, et donc, si nous devions découvrir de la vie sur ces planètes, elle serait différente de nous. Cela serait un type de vie différent. Mais à la fin, cela pourrait être juste nous, nous et Mars, ou de nombreux arbres de vie dans le système solaire. Je ne connais pas encore la réponse, mais je peux vous dire que quel que soit le résultat, quel que soit le nombre magique, cela va nous donner un étalon à partir duquel nous pourrons mesurer le potentiel de vie, d'abondance, de diversité, au-delà de notre propre système solaire. Et cela peut être accompli dans notre génération. Cela pourrait être notre héritage, mais seulement si nous osons explorer.
Now, finally, if somebody tells you that looking for alien microbes is not cool because you cannot have a philosophical conversation with them, let me show you why and how you can tell them they're wrong. Well, organic material is going to tell you about environment, about complexity and about diversity. DNA, or any information carrier, is going to tell you about adaptation, about evolution, about survival, about planetary changes and about the transfer of information. All together, they are telling us what started as a microbial pathway, and why what started as a microbial pathway sometimes ends up as a civilization or sometimes ends up as a dead end.
Enfin, si quelqu'un vous dit que chercher des microbes aliens n'est pas cool parce que vous ne pouvez pas avoir de conversation philosophique avec eux, laissez-moi vous montrer pourquoi et comment leur montrer leur erreur. Les matières organiques vont révéler des informations sur l'environnement, la complexité et la diversité. L'ADN, ou tout support d'information peut vous parler d'adaptation, d'évolution, de survie, de changements planétaires et du transfert d'information. Tout cet ensemble nous indique ce qui a débuté comme une évolution microbienne et pourquoi ce qui a débuté comme une évolution microbienne évolue parfois en civilisation et parfois se termine en impasse.
Look at the solar system, and look at the Earth. On Earth, there are many intelligent species, but only one has achieved technology. Right here in the journey of our own solar system, there is a very, very powerful message that says here's how we should look for alien life, small and big. So yeah, microbes are talking and we are listening, and they are taking us, one planet at a time and one moon at a time, towards their big brothers out there. And they are telling us about diversity, they are telling us about abundance of life, and they are telling us how this life has survived thus far to reach civilization, intelligence, technology and, indeed, philosophy.
Regardez le système solaire, et regardez la Terre. Sur Terre, il y a un grand nombre d'espèces intelligentes mais une seule a atteint un niveau technologique. Sous nos yeux, dans le parcours de notre système solaire, il y a un message extrêmement important qui indique comment nous devons chercher la vie extra-terrestre, grande ou petite. Alors oui, les microbes nous parlent, et nous les écoutons, et ils nous emmènent planète après planète, lune après lune, vers nos grands frères, là-bas. Et ils nous parlent de diversité, de l'abondance de la vie, de comment cette vie a survécu jusqu'à présent pour évoluer vers une civilisation, vers l'intelligence, la technologie, et également la philosophie.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)