Les météorites et les volcans pourraient avoir contribué à la naissance de la vie sur Terre
Comment les éléments constitutifs de la vie sur terre (acides aminés, lipides, glucides et acides nucléiques) ont-ils commencé à se former ? Ce sont les molécules fondamentales de toute vie et elles doivent bien venir de quelque part.
Image d’entête : représentation artistique d’un paysage à l’Hadéen. (Tim Bertelink/ Wikimedia)
De nouvelles recherches montrent comment des particules riches en fer provenant de météores ou de volcans, il y a environ 4,4 milliards d’années, auraient pu fournir les conditions nécessaires à la formation de ces molécules, essentielles à l’origine de la vie sur notre planète.
L’origine des précurseurs des molécules organiques, les composés chimiques qui constituent toutes les cellules vivantes sur Terre, fait depuis longtemps l’objet d’un débat.
De précédentes études ont suggéré que ces précurseurs (hydrocarbures, aldéhydes et alcools) seraient arrivés sur Terre depuis l’espace à la suite de collisions avec des astéroïdes et des comètes, il y a des milliards d’années. Mais d’autres études suggèrent une autre voie : ces précurseurs seraient apparus dans les océans et l’atmosphère de la Terre à ses débuts, à la suite de réactions chimiques favorisées par l’énergie élevée des éclairs, de l’activité volcanique ou des impacts.
Il reste peu de preuves observables des conditions qui régnaient sur la Terre il y a plus de quatre milliards d’années. Cette période de l’histoire de la Terre est appelée « Hadéen« , une période durant laquelle la planète était encore extrêmement chaude, connaissait une activité volcanique intense et subissait de fréquentes collisions avec d’autres objets du système solaire.
L’ère géologique commence avec la formation de la planète il y a environ 4,54 milliards d’années et se termine il y a environ 4,0 milliards d’années.
Des chercheurs de l’Université Louis-et-Maximilien de Munich et de l’Institut Max Planck d’astronomie, en Allemagne, ont étudié la manière dont les molécules capables de donner la vie ont pu se former au cours de l’Hadéen. Ils ont simulé un large éventail de conditions qui, selon de précédentes recherches, auraient pu exister sur la Terre primitive, afin d’évaluer la probabilité que différentes réactions chimiques se produisent.
Des particules de météorites (provenant de l’espace) ou de cendres (provenant de la Terre) qui auraient pu être déposées sur des îles volcaniques ont été testées pour voir si, dans ces conditions, elles auraient pu favoriser la conversion du dioxyde de carbone dans l’atmosphère en molécules précurseurs de la vie organique.
Un petit fragment de la météorite en fer de Campo del Cielo. La chaleur intense qui a partiellement fait fondre la météorite pour produire la surface lisse visible ici aurait également évaporé et ablaté le fer, créant de minuscules particules de taille nanométrique. Ces particules auraient pu servir de catalyseurs pour produire les éléments constitutifs de la vie sur la Terre primitive. (O. Trapp)
Du gaz carbonique placé dans un système autoclave chauffé et pressurisé a été soumis à des pressions comprises entre 9 et 45 bars. À titre de comparaison, la pression atmosphérique au niveau de la mer est aujourd’hui de 1,013 bar, tandis que sur Vénus (qui ressemble probablement à la Terre hadéenne à bien des égards), est de 93 bar.
Les températures ont également varié de 150°C à 300°C. Les situations humides ont été comparées aux situations sèches en ajoutant respectivement de l’hydrogène ou de l’eau.
Des échantillons broyés de météorites ferreuses, de météorites pierreuses et de cendres volcaniques ont été ajoutés au système, ainsi que des minéraux susceptibles d’avoir été présents sur la Terre primitive.
Les particules riches en fer des météorites et des cendres volcaniques favorisent la conversion du dioxyde de carbone en hydrocarbures, aldéhydes et alcools.
Les résultats suggèrent que les hydrocarbures se sont formés à 300°C et que les alcools et les aldéhydes se sont formés à des températures plus basses lorsque l’atmosphère s’est refroidie au fil du temps. Ces composés auraient ensuite subi d’autres réactions pour former des sucres, des hydrates de carbone, des molécules de graisse, des acides aminés, de l’ADN et de l’ARN.
Les scientifiques estiment que le mécanisme qu’ils proposent aurait pu synthétiser jusqu’à 600 000 tonnes de molécules organiques précurseurs par an sur la Terre primitive.
Mais de quoi s’agit-il ? Les volcans terrestres ou les météores venus de l’espace ont-ils été à l’origine de l’apparition de la vie sur notre planète ?
Dans leur étude (lien ci-dessous), les chercheurs affirment “qu’il est difficile de déduire avec certitude quel scénario fut dominant (le cas échéant) en raison de l’absence de données essentielles ». Cette nouvelle étude montre qu’il pourrait s’agir d’un peu des deux.
L’étude publiée dans Scientific Reports : Synthesis of prebiotic organics from CO2 by catalysis with meteoritic and volcanic particles et présentée sur le site de l’Institut Max Planck d’astronomie : A role for meteoritic iron in the emergence of life on Earth.