On a découvert une autre Terre 2/2

II – La vie est possible ailleurs dans l’Univers

Des expériences viennent de le montrer : les acides aminés, ces précurseurs de la vie, se forment facilement dans le cosmos. Mieux : ils sont capables de survivre à des conditions extrêmes et d’atterrir sur une planète pour la fertiliser. De quoi rêver à la découverte de traces de vie extraterrestre.

 

Orsay, Institut d’astrophysique spatiale, mars 2003. Les cadrans du cryostat indiquent une pression dix milliards de fois plus faible que la pression atmosphérique, une température à 193° C en dessous de zéro… Après deux jours de préparation, Michel Nuevo, jeune doctorat de l’équipe d’astrochimie expérimentale de Louis d’Hendecourt, est enfin prêt pour réaliser son expérience : recréer, en laboratoire, un morceau d’Univers ! Mais pas n’importe lequel : il s’agit de reproduire un bout de nuage moléculaire, ceux constitués de gaz et de poussières denses et froids qui, flottant dans le vide cosmique, abritent de nombreuses molécules et sont, de ce fait, le lieu de formation privilégié des étoiles et des planètes dans l’Univers.

18 acides aminés détectés !

Objectif : observer les molécules « prébiotiques », les briques de base de la vie telle que nous la connaissons, dont on suppose qu’elles se forment dans la glace entourant les grains de poussière interstellaire. Pendant deux jours, un mélange gazeux d’eau, de méthanol, d’ammoniaque, de monoxyde et de dioxyde de carbone (H2O, CH3, CH2OH, NH2, CO, CO2), les molécules les plus communes dans les glaces interstellaires, va se condenser dans le cryostat. La fine couche de glace ainsi formée, irradiée par une lampe à plasma chargée de reproduire la lumière ultraviolette qui se propage dans le Cosmos, va s’épaissir. Une fois réchauffée, elle laissera un résidu jaunâtre soigneusement collecté et envoyé pour analyse à l’université de Brême, en Allemagne. Verdict ? Il est tombé trois semaine plus tard, confirmant superbement les résultats obtenus par l’équipe de Guillermo Munoz Caro, à Leiden, aux Pays-Bas, et publiés dans la célèbre revue Nature en mars 2002 : ce simple petit bout de nuage moléculaire reconstitué contient plusieurs composés organiques, et parmi eux, pas moins de 18 acides aminés, dont certains sont identiques à ceux qu’utilisent nos propre protéines ! Autant de briques de base de la vie qui se formeraient donc aisément dans l’espace… Et si c’est bien le cas, alors notre petit coin d’Univers n’est probablement pas le seul à avoir vu apparaître la vie.

Une luxuriance inattendue

Pour le chimiste Uwe Meierhenrich qui a réalisé les analyses des échantillons de Michel Nuevo à Brême, le constat ne fait aucun doute : la formation des acides aminés dans les glaces interstellaires n’est pas dépendantes de conditions physico-chimiques particulières et semble bel et bien être un processus général : « Nous avons modifié les conditions de l’expérience, jusqu’à ne plus considérer qu’un simple mélange à base d’ammoniaque et de monoxyde de carbone… et à chaque fois, nous avons retrouvé les mêmes acides aminés. » Max Bernstein, chercheur au SETI Institute de la Nasa, le célèbre institut américain pour la recherche d’intelligence extraterrestre, est tout aussi positif : « Nous avons réalisé le même type d’expériences, certes avec une approche et des conditions différentes, mais nous trouvons aussi des acides aminés. »

 

Spectaculaires, ces résultats annoncent peut-être des découvertes que feront bientôt les astronomes, cette fois-ci non plus dans les laboratoires, mais dans le ciel. En effet, depuis plusieurs dizaines d’années déjà, les observations astronomiques mettent en évidence la grande richesse du milieu interstellaire. Plus de 140 molécules différentes y ont été répertoriées à ce jour, la plus petite étant celle du di-hydrogène (H2) et la plus grande un dérivé de l’acide cyandrique (HCN) doté de pas moins de 13 atomes : HC11N. Et en août 2003, la glycine (NH2-CH2-COOH), qui n’est autre que l’acide aminé le plus simple, y a même fait son entrée ! La démonstration est faite que le milieu interstellaire, qu’il soit observé dans le ciel ou reproduit en laboratoire, est beaucoup plus luxuriant qu’on ne le pensait il y a encore quelques années.

Des obstacles de taille !

Reste alors une question centrale : comment ces molécules organiques peuvent-elles parvenir jusqu’à une planète et s’y fixer, de sorte que la vie à proprement parler puisse s’y développer ? Car nombreux sont les obstacles qui se dressent sur leur chemin. Tout d’abord, il leur faut passer le cap de la formation stellaire, qui les met sérieusement à mal. En effet, lors de la création d’un système planétaire, le cœur du nuage s’effondre et s’échauffe jusqu’à atteindre plusieurs millions de degrés, température à laquelle l’étoile centrale s’allume. Celle-ci va ensuite irradier et balayer son nuage parent de vents violents, ne laissant sur place que des petits corps qui donneront naissance aux planètes. Peu de molécules survivraient dans ces conditions extrêmes… Exceptées celles fixées sur des grains de poussière à la périphérie du nouveau système planétaire, où ces grains conservent leur manteau de glace. Ceux-ci s’agglomèrent alors, pour former comètes et astéroïdes qui, à leur tour, viennent bombarder les planètes nouvellement formées. La Terre a, par exemple, connu une période d’intenses bombardements au début de son existence, il y a environ 4 milliards d’années, pendant laquelle elle a peut-être été ensemencée par des molécules organiques, base de départ de la vie… C’est la théorie bien connue de la « panspermie ».

 

Ainsi, les acides aminés, des glaces interstellaires auraient-ils « fertilisé » n’importe quelle planète en y déposant les premières graines de la vie. A condition toutefois d’être arrivés en bon état ! Mais sur ce point, les chercheurs sont plutôt optimistes : « Les acides aminés ne voyagent pas sous forme simple, explique Uwe Meierhenrich. Ils sont stockés dans des polymères, des molécules plus complexes qui ressemblent un peu à des protéines. Ces précurseurs d’acides aminés – ils les libèrent une fois dans l’eau – résistent bien mieux aux rayons UV que les acides aminés seuls. »

De plus, il semble que la couche de glace qui les entoure pendant une partie du voyage les protège efficacement des agressions extérieures. C’est en tout cas l’avis de Michel Nuevo : « D’après nos expériences en laboratoire, le rayonnement solaire UV n’y pénètre pas à plus de 0,1 micron de profondeur. » Pour en avoir le cœur net, des expériences ont été réalisées en orbite terrestre, à bord de l’ancienne station spatiale russe MIR et sur des fusées russes Foton. Plusieurs équipes y ont étudié la stabilité des acides aminés dans les conditions spatiales. A chaque fois, les mêmes conclusions apparaissent : nus, les acides aminés ne survivent pas plus de quelques heures ; mais leurs précurseurs résistent mieux au rayonnement UV et aux rayons cosmiques. Une couche de 5 microns de roche météoritique suffit même à assurer une protection efficace !

Forcer l’atmosphère : un défi

Après le voyage dans l’espace, reste encore à traverser l’atmosphère d’une planète sans trop d’encombre. Là encore, l’épreuve ne semble pas rédhibitoire, même si la température due aux frottements avec l’atmosphère peut atteindre les 2000° C. Pour s’en assurer, on a inséré trois échantillons de roches dans le bouclier thermique d’un satellite russe Foton. Le premier était un basalte, typique d’une surface planétaire, les deux autres des roches sédimentaires : une dolomite et un sol martien reconstitué.

Reste à atterrir sans dégâts

Certains chercheurs pensent en effet que la vie aurait pu se développer sur Mars et arriver ensuite sur Terre via une météorite de la Planète rouge. Une hypothèse parmi d’autres, qui ne résout pas la question de l’apparition même de la vie. Lancé le 9 septembre 1999, le satellite Foton a passé deux semaines en orbite, avant de traverser l’atmosphère terrestre pour se poser au Kazakhstan. Verdict : l’échantillon de basalte a été perdu et il ne restait plus grand-chose du sol martien reconstitué, mais la dolomite avait conservé plus de 30% de sa matière ! D’après le responsable de la mission, qui n’était autre que l’exobiologiste français André Brack : « Ces résultats sont encourageants car ils prouvent que le passage de l’atmosphère est loin d’être un obstacle insurmontable. » Reste à savoir si des acides aminés, d’origine martienne ou non, pourraient survivre. Réponse dans quelques mois, avec le lancement d’un nouveau Foton.

 

Il demeure encore un ultime point d’interrogation : contrairement aux satellites artificiels, les bolides qui traversent l’atmosphère n’ont pas de parachute ni de rétrofusées pour se poser en douceur. Des molécules organiques complexes peuvent-elles alors résister à l’impact entre une planète et le corps qui les transportent ? Pour simuler cette collision, rien de tel qu’un canon surpuissant, comme celui de l’Institut de l’espace et des sciences astronautiques à Yokohama, au Japon. Les acides aminés y subissent des chocs à des vitesses comprises entre 2,5 et 7 km/s, soit plus de 25.000 km/h ! Les résultats obtenus sont surprenants : non seulement les acides aminés survivent, mais ils forment même des polymères ! Quant aux précurseurs des acides aminés, comme ceux fabriqués à Orsay, ils sont encore plus stables… Cela ne fait donc plus guère de doute aujourd’hui : des molécules complexes, précurseurs de la vie, peuvent assez facilement être fabriquées dans le milieu interstellaire, survivre au voyage les amenant dans l’orbite d’une planète, ainsi qu’à la rentrée atmosphérique et à l’impact qui s’ensuit.

On s’y attendait cependant un peu. En effet, en mesurant la teneur en hydrogène des océans et des comètes, on sait maintenant qu’entre 10 et 50 % de l’eau terrestre est d’origine cométaire… Or, si les comètes ont apporté de l’eau sur Terre, sûrement y-ont-elles aussi déposé des molécules plus complexes, car leur noyau contiendrait 30 % de composés organiques. Les météorites ne sont pas en reste non plus. Il en tombe environ 10t sur Terre chaque année, et ce chiffre devait être entre 100 et 10.000 fois plus grand au début de la formation du système solaire, où les collisions de corps célestes étaient incessantes.

Une des météorites les plus célèbres est celle tombée en 1969 près de Murchison, en Australie. Après analyse, on y a trouvé environ 500 molécules organiques, dont 70 acides aminés différents. Or, plusieurs sont utilisés par le vivant. Certains acides détectés en mai 2004 par Uwe Meierhenrich et Guillermo Munoz Caro pourraient même être à l’origine d’une molécule proche de l’ADN !

L’échéance de 2014

L’affaire est-elle réglée ? Reste pourtant une bizarrerie : les acides aminés obtenus en laboratoire sont présents sous deux configurations différentes, « L » et « D », images l’une de l’autre dans un miroir ; or, une particularité essentielle des 20 acides aminés du vivant est d’exister exclusivement sous la forme « L ». Ici, la question n’est pas de savoir pourquoi la vie a choisi les acides aminés « L » plutôt que « D », mais où, quand et comment cette discrimination a eu lieu.

                        

Pour le savoir, des météorites comme celle de Murchison ont été ré-analysées plus finement : certains acides aminés présentent un excès de composés « L » de 10% ! Le choix se serait-il fait dans l’espace ? Certaines expériences de laboratoire, comme celle d’Orsay, cherchent désormais à le prouver. La réponse sera sûrement plus nette en 2014, lorsque la sonde européenne Rosetta se posera sur la comète Churyumov-Gerasimenko. L’un de ses instruments analysera d’éventuels acides aminés, et déterminera quel composé y est majoritaire. Un résultat primordial, car si les composés « L » sont prépondérants, on aura quasi la preuve que la vie est d’origine extraterrestre. Et donc qu’elle a parfaitement pu se développer sur d’autres planètes.

Interview d’André Brack

A 66 ans, André Brack est celui qui, en France, a donné ses lettres de noblesse à l’exobiologie, soit l’étude des origines de la vie terrestre, son évolution et sa distribution éventuelle dans l’Univers.

                    

Science & Vie : L’eau liquide est-elle indispensable à l’apparition de la vie ?

André Brack : Tous les êtres vivants que nous connaissons, des plus primitifs aux plus évolués, ont besoin d’eau pour vivre. Nous aurons donc du mal à détecter et même à imaginer une quelconque forme de vie « ailleurs » qui pourrait s’en passer. De plus, l’eau liquide oriente les réactions chimiques des molécules organiques contenant carbone, hydrogène, oxygène et azote – les briques du vivant – dans des directions particulières. C’est pour cela que rechercher de la vie ailleurs passe par une recherche d’eau liquide sur les exoplanètes.

S&V : Sur quels critères chercher une autre forme de vie ?

A.B. : La recherche de la vie ailleurs pose la question de la définition de la vie. Je considère, et je ne suis pas le seul, qu’un ensemble de molécules est « en vie » à partir du moment où il présente les deux qualités suivantes : l’autoreproduction et l’évolution. Il faut que le système en question soit en mesure de faire « plus de lui-même par lui-même ». C’est-à-dire qu’il doit pouvoir se dupliquer à partir d’éléments chimiques tout en étant capable de devenir de plus en plus efficace pour se reproduire. Le problème, c’est que le seul exemple de la vie que nous connaissions se trouve sur Terre, et nous ne savons pas exactement comment elle a démarré ici.

S&V : Les chances sont-elles plus grandes que la vie existe ailleurs ?

A.B. : Toute la question tient à la complexité minimale des premiers êtres vivants. S’il faut peu de pièces détachées pour fabriquer une entité capable de se reproduire et d’évoluer, alors la vie a des chances d’apparaître chaque fois que les conditions sont réunies. Au contraire, si des milliers de pièces détachées sont requises, l’apparition de la vie devient très aléatoire, et même avec des millions de planètes dans l’Univers nous sommes peut-être seuls…