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Les conditions d’apparition de la vie

Longtemps cantonnée au domaine de l’imaginaire et de la science-fiction, la recherche de la vie extraterrestre a désormais atteint sa maturité scientifique. Des chercheurs étudient maintenant méticuleusement la question avec une approche rationnelle. Un nouveau domaine interdisciplinaire s’est construit petit à petit depuis une vingtaine d’année pour décrypter les conditions d’apparition de la vie: il s’agit de l’exobiologie. En France et partout dans le monde, des chercheurs de toutes disciplines sont de plus en plus nombreux à joindre leurs efforts. L’humanité sait qu’elle peut désormais se donner les moyens de répondre à cette question obsédante: sommes-nous seuls dans l’Univers?

Qu'est-ce-que c'est?

L’exobiologie, que l’on appelle «astrobiology» dans le monde anglo-saxon, est un champ scientifique interdisciplinaire récent. La stratégie des chercheurs de ce domaine ne consiste pas à rechercher au hasard de la vie extraterrestre dans la Galaxie, un peu comme on chercherait une aiguille dans une botte de foin. Non, il s’agit dans un premier temps de comprendre comment la vie est apparue sur notre planète, quand cela s’est produit, et à partir de là explorer les environnements extraterrestres dans lesquels des conditions similaires à celles de la Terre primitive ont pu régner.
Cette recherche commence donc dans les laboratoires, sur les paillasses et dans les codes informatiques des chimistes et des biologistes qui cherchent à construire le pont qui relie leurs deux disciplines. Elle se poursuit en analysant minutieusement les plus anciennes roches terrestres à la recherche de fossiles laissés par les premiers organismes vivants, il y a plus de 3 milliards d’années, et en envoyant des robots sophistiqués explorer les environnements habitables de notre système solaire comme sur Mars, pour savoir s’ils sont ou ont été habités. Nous nous préparons aussi petit à petit à subir un bouleversement fulgurant lorsque nous serons capables de sonder les atmosphères de milliers d’exoplanètes à la recherche de traces de vie.
Ainsi il n’y a pas vraiment d’exobiologistes, mais des chimistes, des biologistes, des géologues, des astrophysiciens... qui joignent leurs efforts dans un même but.

Comment l’étudie-t-on?

On peut envisager deux approches complémentaires. D’un côté les biologistes cherchent à comprendre quels sont les composants d’une cellule minimale et comment auraient pu fonctionner des organismes vivants primitifs. D’autre part les chimistes étudient l’évolution des molécules carbonées (appelées molécules organiques) qui pourraient naturellement évoluer vers des structures chimiques de plus en plus complexes pour donner naissance à la vie.
Les recherches menées au Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) se situent dans ce dernier cadre. En simulant des environnements extraterrestres, les chercheurs de ce laboratoire cherchent à savoir comment les molécules organiques peuvent évoluer pour franchir les différents paliers de complexité indispensables à l’apparition de la vie. L’atmosphère de Titan (un satellite de Saturne), les glaces cométaires, la surface de Mars... Ces environnements sont recréés au laboratoire, voire en orbite terrestre, pour mieux comprendre la chimie qui s’y déroule. L’atmosphère de Titan ressemble-t-elle à l’atmosphère de la Terre primitive? Les comètes ont-elles apporté sur notre planète des ingrédients indispensables à l’apparition de la vie? Peut-on trouver des traces anciennes de vie sur Mars? Toutes ces questions sont au cœur des recherches du LISA. C’est aussi grâce à ces simulations que nous préparons les nouvelles générations d’instruments scientifiques pour traquer la matière organique partout dans le Système solaire.

La vie a-t-elle pu apparaître ailleurs dans le Système solaire?

Les chimistes et les biologistes s’accordent pour dire que l’apparition de la vie requiert une planète où coexisteraient de l’eau à l’état liquide et de la matière organique. C’est bien évidemment le cas de la Terre, mais est-ce une situation isolée dans le Système solaire?
Il est désormais établi que de l’eau à l’état liquide a coulé à la surface de Mars pendant quelques centaines de millions d’années. Il est aussi certain que des molécules organiques ont été apportées par des météorites, des poussières interplanétaires et des comètes. Ainsi si l’équation «eau liquide + matière organique = vie» est toujours vérifiée, il est fort probable que la vie ait pu apparaître sur notre voisine. Malheureusement, Mars a rapidement perdu son atmosphère rendant impossible la présence d’eau liquide à sa surface. Si la vie est apparue, il faut donc qu’elle y soit apparue relativement rapidement! De plus, la surface de la planète rouge est très oxydée, ce qui conduit à une destruction rapide des molécules organiques qui pourraient être un témoignage d’une vie passée. Mars est donc un objet d’études exobiologiques privilégié, mais les analyses à sa surface sont extrêmement difficiles. Il faut viser juste, et très probablement creuser!
Certains satellites des planètes géantes attisent aussi la curiosité des exobiologistes: ainsi Titan possède une atmosphère qui est le siège d’une chimie organique complexe. Sur Europe, sous plusieurs kilomètres de glace, il pourrait y avoir un océan d’eau liquide!

La vie au-delà du Système solaire?

Il y a vingt ans on n’en connaissait aucune... Aujourd’hui nous en avons découvert près de 2000! Les exoplanètes sont le nouvel horizon de l’exobiologie. Impossible toutefois d’imaginer les explorer directement compte tenu des distances qui nous séparent d’elles. Par contre la lumière que nous recevons pourrait contenir des informations précieuses concernant la composition de leur atmosphère. Nous en sommes encore aux premiers balbutiements de ces recherches, mais les scientifiques commencent à imaginer les futurs instruments qui seront en mesure d’analyser la composition des atmosphères d’exoplanètes d’une taille semblable à celle de la Terre, ni trop chaudes, ni trop froides, pour que l’eau puisse être stable à l’état liquide à leur surface. On dit alors que ces exoplanètes sont dans la «zone habitable» autour de leur étoile, mais ça ne veut pas dire pour autant qu’elles sont habitées! Mais peut-être qu’un jour, parmi les dizaines, puis les centaines d’objets qui seront observés, nous détecterons une atmosphère dont la composition, à l’image de celle de notre planète, ne pourra pas être expliquée autrement que par la présence d’une activité biologique. La route est encore longue avant une telle découverte, mais une stratégie convaincante se met progressivement en place pour que nous soyons enfin un jour capable de répondre à cette question: «sommes-nous seuls dans l’univers?».