Il y a plus de quatre milliards d’années, lorsque la Terre était turbulente et nouvelle, une étrange étincelle de vie a vu le jour. Nous ne sommes pas tout à fait sûrs de la façon dont cela s’est produit, mais tout porte à croire que c’était dans les profondeurs de la mer, loin de la portée des rayons du Soleil.
Si nous parvenons à comprendre comment cette étincelle s’est formée, cela pourrait nous aider dans notre quête de la vie sur des mondes étrangers. Les astrobiologistes de la NASA ont recréé les conditions sous-marines qui auraient pu conduire à cette étincelle.
L’une des hypothèses sur les origines de la vie concerne les caractéristiques des profondeurs marines appelées cheminées hydrothermales – des fissures dans le plancher océanique, souvent associées à l’activité volcanique, où la chaleur s’échappe des profondeurs de la Terre.
Aux premiers jours de la Terre, lorsque la planète était baignée par les rayons ultraviolets mortels du Soleil, la vie aurait pu émerger dans les profondeurs de l’océan où ces rayons ne pouvaient pas pénétrer. Autour des cheminées hydrothermales, les créatures n’ont pas besoin de photosynthèse – le processus qui est devenu vital pour la plupart des êtres vivants sur Terre.
Au lieu de cela, là bas, elles comptent sur la chimiosynthèse. Les bactéries qui se regroupent autour de la cheminée exploitent l’énergie chimique, comme la réaction entre le sulfure d’hydrogène de la cheminée et l’oxygène de l’eau de mer qui l’entoure, pour produire des molécules de sucre – la nourriture.
Une fois que les bactéries existent, d’autres animaux peuvent se nourrir d’elles et des nutriments qu’elles produisent, et ainsi toute une chaîne alimentaire peut se développer dans l’obscurité.
Les chercheurs de la NASA ont des raisons de penser que certaines lunes glacées du système solaire, comme Europe (Jupiter) et Encelade (Saturne), pourraient abriter des cheminées hydrothermales dans les océans liquides qui se trouvent sous leur croûte gelée.
Pour étudier ces conditions de plus près, l’astrobiologiste Laurie Barge et son équipe ont construit des fonds marins miniatures au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en remplissant des béchers de mélanges imitant les conditions des mers primordiales, d’après les archives fossiles.
Ils espéraient que ces mélanges serviraient de pépinières pour la culture des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines.
“Comprendre jusqu’où l’on peut aller avec des éléments organiques et minéraux avant d’avoir une véritable cellule est vraiment important pour comprendre les types d’environnements dans lesquels la vie pourrait émerger”, a déclaré Barge.
“De plus, l’étude de l’impact de facteurs tels que l’atmosphère, l’océan et les minéraux dans les évents peut aider à comprendre la probabilité que cela se produise sur une autre planète.”
Les mélanges ont été réalisés à partir d’eau, de minéraux, de pyruvate et d’ammoniac – deux molécules qui peuvent se former dans les conditions des cheminées hydrothermales et qui sont essentielles à la formation des acides aminés.
L’équipe a retiré l’oxygène de l’eau pour imiter les océans anoxiques de la Terre primordiale, a ajusté le pH pour reproduire l’alcalinité et a ajouté de la “rouille verte ” – l’hydroxyde de fer qui était si abondant au cours des premières années de la Terre. Puis, ils ont chauffé le tout à 70 degrés Celsius (158 degrés Fahrenheit), tout comme l’eau autour d’une cheminée.
Lorsqu’ils ont injecté de petites quantités d’oxygène dans cette eau, l’acide aminé alanine s’est formé. Ils ont également produit l’acide alpha-hydroxylé lactate, qui est un sous-produit des réactions des acides aminés, mais qui pourrait aussi se combiner en molécules organiques complexes pour donner naissance à la vie.
“Nous avons montré que dans des conditions géologiques similaires à celles de la Terre primitive, et peut-être à celles d’autres planètes, nous pouvons former des acides aminés et des acides alpha-hydroxylés à partir d’une réaction simple dans des conditions douces qui auraient existé sur le plancher océanique”, a déclaré M. Barge.
L’équipe travaille sur ce sujet depuis neuf ans, essayant de déterminer la quantité d’énergie que les cheminées hydrothermales peuvent produire et les ingrédients que l’on peut trouver autour d’elles, mais c’est la première fois qu’elle observe une réaction organique dans des conditions de cheminée hydrothermale.
La NASA a également étudié les évents hydrothermaux réels sous l’océan, en prélevant des échantillons des eaux qui les entourent et en essayant de dresser un tableau plus complet de ces environnements.
S’il existe une vie dans le système solaire qui ne se trouve pas sur la Terre, les lunes glacées que nous avons mentionnées précédemment – et leurs hypothétiques cheminées hydrothermales – semblent de plus en plus être l’endroit où chercher. En fait, pas plus tard que l’année dernière, nous avons découvert des molécules organiques complexes dans les panaches d’eau salée s’échappant d’Encelade.
“Nous n’avons pas encore de preuves concrètes de la vie ailleurs”, a déclaré M. Barge. “Mais comprendre les conditions nécessaires à l’origine de la vie peut aider à réduire le nombre d’endroits où nous pensons que la vie pourrait exister.”
La NASA envisage des missions vers Europe et Encelade, alors surveillez cet espace.
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue PNAS.