La vie foisonne sur notre belle planète... mais n’existe sur aucune autre planète du système solaire.

La Terre est-elle le seul endroit qui abrite la Vie ? Pour le savoir, encore faut-il définir ce qu’on appelle « la Vie », et les éléments qui permettent son apparition...


Qu’est-ce que la Vie ?

Définir la vie terrestre est essentiel avant de nous lancer dans la quête de vies extraterrestres. Néanmoins, la définition ne devra pas être restrictive car nous risquerions de passer à côté d’ une forme de vie extraterrestre... différente.

Selon Jacques MONOD, 3 propriétés caractérisent un organisme vivant :

  • 1 : la téléonomie : le vivant est doté d’un projet [au minimum celui de se reproduire]
  • 2 : la morphogenèse autonome : le vivant se construit seul
  • 3 : l’invariance reproductive : les mouches ne pourront engendrer que des mouches !

Toutes les formes de vie terrestres sont construites à partir du même nombre restreint de molécules. D’ailleurs, il n’existe que deux classes de ces molécules :

  • les acides nucléiques [ADN et ARN, les supports de l’information génétique - ou génotype], constitués de quelques molécules.
  • les protéines : supports des structures et fonctions biologiques - ou phénotype, constituées d’un arrangements de 20 acides aminés.

REMARQUABLE UNICITE MOLECULAIRE DU VIVANT

Les atomes nécessaires à l’élaboration de ces molécules sont le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le phosphore. Si on veut résumer, on peut dire que la vie, telle que nous la connaissons sur Terre, est basée sur la chimie du carbone dans un solvant, l’eau.
L’atome de carbone est idéal pour deux raisons :
- il est capable de créer des connections avec d’autres atomes, ce qui permet l’architecture de molécules complexes
- ses connections peuvent cependant se briser facilement, ce qui permet des réactions chimiques intéressantes. Sans ces caractéristiques du carbone, pas de vie.
Or, justement, l’Univers regorge de ces molécules. Si la vie existe ailleurs que sur Terre sous la même forme, le matériau est donc disponible !

Néanmoins, l’incertitude reste entière sur les processus qui ont permis l’organisation de ces atomes en macromolécules actives qui ont présidé à la naissance d’organismes vivants. Ce que nous pouvons dire, en revanche, c’est que la Terre réunissait les conditions favorables à cette organisation.


LES CONDITIONS DE LA VIE : L’EAU + L’AIR + LA GRAVITE + LA STABILITE

L’eau, c’est la vie.

Sous sa forme liquide, l’eau constitue le meilleur milieu réactif pour la chimie prébiotique. Détruite par les UV des rayons solaires, elle libère par réaction de l’oxygène puis de l’ozone, ce qui protège la planète de ces mêmes UV nocifs.
Mais attention, pour que l’eau demeure liquide, il faut une planète où la température moyenne ne soit ni trop basse [sinon l’eau gèle], ni trop élevée [sinon l’eau s’évapore].
La Terre occupe une position de choix dans le système solaire, elle n’est ni trop près, ni trop loin du Soleil, cette température moyenne permet à l’eau de se présenter sous forme liquide.

Contre-exemple : Vénus, située à 0,72 unité astronomique [une unité astronomique - UA - équivaut à la distance Terre-Soleil] est une étuve, +470° Celsius.
De même, Mars, situé à 1,5 UA est un désert polaire, - 60° C.

L’air c’est la vie aussi !

Notre planète présente une atmosphère composée essentiellement d’azote et d’oxygène. Si l’azote est un gaz inerte, l’oxygène est un puissant réducteur [cet élément cherche à capturer des électrons] et reste l’élément vital des organismes vivants aérobies. De plus, l’oxygène sous l’effet des rayons ultraviolets forme de l’ozone qui, s’il est toxique en surface, protège, en haute atmosphère, la vie terrestre des effets destructeurs de ces mêmes UV.
Contre-exemple : l’atmosphère de Vénus se compose essentiellement de gaz carbonique [96 %], un gaz à effet de serre, responsable principal de sa température trop élevée pour accueillir des formes de vie terrestre.

L’exemple de la Terre nous permet de définir la distance à laquelle une planète doit se trouver de son soleil pour potentiellement accueillir la Vie telle que nous la connaissons.
Jim KASTING, de l’université de Pennsylvanie, calcule, à partir du modèle terrestre, une première distance minimale de 0,84 UA. En deçà de cette distance au Soleil, l’eau tend à s’évaporer et la vapeur d’eau, comme le gaz carbonique, accroît l’effet de serre. La température augmente alors et amplifie l’évaporation de l’eau. Le système s’emballe rapidement. [Ce phénomène serait à l’origine de la situation actuelle de Vénus.]
Toujours selon J. KASTING, la distance maximale serait atteinte à 1,67 UA, au-delà de laquelle la température est trop basse et l’eau gèle.

Attention : d’autres critères peuvent intervenir et faire varier ces distances idéales au Soleil, en particulier la pression, l’activité du Soleil [qui n’est pas stable] et la qualité de la couverture nuageuse. C’est pour cela que les scientifiques s’intéressent de près à Titan.
Titan, le satellite de la géante gazeuse Saturne, est le seul satellite du système solaire à présenter une atmosphère très dense d’une pression de 1,5 bar. Tout comme l’eau liquide, cette atmosphère est une des meilleures atmosphères prébiotiques. La mission Cassini-Huygens, lancée en 1997, comprend un volet sur la chimie de Titan. Il est arrivé à bon port en 2004.

Importance de la gravité [et non l’inverse]

De l’eau, de l’air, des molécules d’oxygène etc, c’est bien beau, mais cela ne suffit pas ! Sachant qu’un gaz tend à occuper tout le volume à sa disposition soit, dans le cas d’une planète, tout l’Univers, comment notre planète va-t-elle conserver son atmosphère ?
La gravité entre en jeu. Sa valeur doit être supérieure à la vitesse des molécules de l’atmosphère, ainsi elle sera piégée par le puits gravitationnel de la planète.

La vitesse des molécules d’un gaz est fonction de la température. Plus celle-ci est élevée, plus la vitesse des molécules est grande. Sur Mercure, en pleine journée la température atteint 400°C. Cela n’est pas suffisant pour retenir une atmosphère. Par contre, sur Vénus, malgré une température analogue, la masse de la planète génère une gravité suffisante.

Conclusion : une planète, en fonction de sa température, doit avoir une masse suffisante pour piéger une atmosphère. Vénus, la Terre et les géantes gazeuses, ainsi que certains de leurs satellites, présentent cette caractéristique. Mercure, Pluton et Mars, non.
Attention : la gravité ne doit pas non plus être trop importante, sinon elle rend prohibitif le coût énergétique d’échange de matière nécessaire à la Vie.

Un peu de stabilité...

La vie a besoin pour se développer d’un environnement stable, notamment au niveau climatique. Jacques LASKAR a démontré que la Lune stabilise l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan de l’orbite autour du Soleil [l’obliquité].
Cette stabilisation de l’obliquité pourrait être responsable du climat relativement calme de notre planète.
De même, selon certains spécialistes, la Terre est hospitalière grâce à l’existence des géantes gazeuses, qui nous préservent des astéroïdes et autres bolides en les captant dans leur profond puits gravitationnel.


OU CHERCHER LA VIE ?


Les recherches s’orientent du côté des planètes telluriques car la chimie organique des géantes gazeuses et de leurs satellites produit des composés organiques trop élémentaires pour être qualifiés de biologiques. Comment quantifier la probabilité de trouver des planètes telluriques autour d’une étoile de type solaire ? Une piste a suivre est celle d’éléments tels que l’ozone ou la chlorophylle [protéine responsable de la photosynthèse], car leur présence est le signe d’échange entre une forme de vie et son milieu. Ainsi sur terre, les formes de vie végétales réalisent la photosynthèse, c-a-d puisent le carbone dans le gaz carbonique et rejettent l’oxygène. Cet oxygène est utilisé par les organismes vivants non photosynthétiques qui, eux, produiront du gaz carbonique... le cycle est bouclé. C’est un déséquilibre thermodynamique « équilibré » , par lequel se signale la Vie.

La vie règne aux frontières du chaos, sur la mince ligne de démarcation entre l’ordre total et le désordre total.
La recherche d’oxygène et d’ozone ailleurs dans l’Univers est l’objectif d’un projet de l’agence spatiale européenne planifié pour 2015 : le projet Darwin [projet au nom évocateur].


D’AUTRES FORMES DE VIE...


Jusqu’à maintenant, nous sommes restés sur les formes de vies analogues à celle de la Terre. Or il existe sur Terre des micro-organismes qui vivent sous des conditions extrêmes. Conditions que nous pensions inconciliables avec la vie.

  • Les premiers micro-organismes en « vie extrême » furent découverts dans les geysers d’eau chaude du parc de Yellowstone.
  • Au cœur de l’Antarctique, sous quatre kilomètres de glace, une carotte [prélèvement géologique] grouille de bactéries. Ces conditions rappellent Europe, l’un des satellites de Jupiter !
  • Au fond des océans, sous une pression de 200 bars [200 fois la pression atmosphérique] et à une température de 2°C, des bactéries se développent au contact de sources hydrothermales. Leur biochimie est basée sur le soufre en remplacement de l’oxygène.
  • En Afrique du Sud, au plus profond des mines aurifères, des bactéries lithotrophes [littéralement « mangeur de pierre »] se développent dans une atmosphère de méthane et d’hydrogène. Le fer, la manganèse et le soufre servent de repas ! Si on excepte la température, les gaz atmosphériques rappellent Titan !

La découverte de ces « extrêmophiles » constitue une révolution. Leur existence laisserait penser que la vie arrive à se développer dès qu’elle le peut. Même si ces formes de vie sont en bas de l’échelle de la complexité, elles représenteraient 10% de la biomasse terrestre. Elles ne sont donc pas à négliger.


NI H20, NI CO2 ?


Les scientifiques sont conscients qu’ils n’appréhendent la Vie que sous la seule forme que nous lui connaissons : la forme de vie terrestre basée sur la chimie du Carbone dans un solvant, l’eau. Mais pourrait-on imaginer une biochimie basée sur d’autres éléments ? UNE VIE NON BASEE SUR LE BINOME CARBONE + EAU ?

Certains ont imaginé de remplacer l’eau par l’ammoniaque dans le rôle du solvant.

  • Atout : L’ammoniaque, molécule formée d’un atome d’azote et de 3 atome d’hydrogène, NH3, a des propriétés proche de celles de l’eau.
  • Défaut : il n’est liquide qu’à très basse température [entre -33° et -78°] ce qui a priori ralentit les réactions chimiques.
  • Autre défaut : détruit par les UV, comme l’eau, il ne libère pas de l’ozone mais de l’azote, ce qui ne protège pas des rayons UV, très destructeurs.

Autre idée : remplacer le carbone par le silicium.

  • Atout : comme le carbone, le silicium peut former 4 connections avec d’autres atomes [on dit qu’il est tétravalent] ce qui permet des architectures complexes.
  • Défaut : les connections du silicium sont trop solide, ce qui nuit à la possibilités de réactions chimiques importantes pour l’apparition de la vie.Sur les méthodes de recherche d’autres planètes je vous renvoie sur la remarquable synthèse du « Que sais-je ? » sur la bioastronomie.

Une question se pose donc, maintenant que nous savons quels sont les éléments nécessaires à l’apparition de la vie : existe-t-il quelque part dans l’univers un lieu où ils sont réunis - en dehors de notre Terre ? En d’autres mots : où chercher ? Réponse dans la deuxième partie du dossier "ET, où es-tu ?


ARN