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    La vie est-elle tombée du ciel ?  
    Azar Khalatbari - Science et Avenir no. 766, décembre 2010 - 2010-12-01      
    Une hypothèse stimulante, celle d'une origine extraterrestre des molécules de la vie, pourrait être relancée par l'étude de Paris, unie météorite exceptionnelle, acquise par le Muséum au début de l'année.  
    L'oeil rivé au microscope, Brigitte Zanda, du laboratoire de minéralogie et cosmochimie du Muséum national d'histoire naturelle de Paris (MNHM), n'a qu'une envie : communiquer son enthousiasme depuis qu'au début de, l'armée une météorite, baptisée Paris, a rejoint les collections nationales. Début novembre, les équipes françaises devaient en recevoir un échantillon pour analyse. Pour l'heure, Brigitte Zanda invite volontiers les visiteurs à en admirer une tranche polie et à la comparer avec celle d'une pierre du même âge, soit 4,5 milliards d'années : les deux sont des chondrites, ces météorites parsemées de chondres, des formations circulaires mesurant entre un micromètre et un centimètre. Sur Paris, ces derniers, bien individualisés et couverts de minéraux opaques, brillent de tous leurs feux, tandis que ceux de l'autre pierre apparaissent sans éclat. «Il s'agit des minéraux d'origine de notre univers encore présents !», s'exclame Brigitte Zanda. Et c'est cet état de conservation exceptionnel qui suscite tous les espoirs des spécialistes. Tous espèrent ainsi mieux comprendre la genèse de la Terre car, depuis une décennie, les résultats s'accumulent et une hypothèse se précise : celle des origines extraterrestres des molécules de vie…  
    C'est une aventure rocambolesque qui a conduit la météorite Paris - du nom de la ville où elle a été trouvée - jusqu'aux collections du MNHN. Ce joyau de 1,3 kg a en effet été découvert fortuitement dans un carton de crème glacée, emmailloté dans une serviette de toilette et coincé sous des statuettes africaines, lors d'une vente aux enchères à l'Hôtel-Drouot en 2001. Le lot avait été acquis par un amateur d'art qui, déballant l'étrange caillou, s'est finalement résolu à le faire expertiser quelques années plus tard. Alertés, les scientifiques du MNHN ont ainsi appris, médusés, l'existence de cette pierre tombée du ciel, considérée depuis comme l'une des météorites les plus intéressantes et les mieux conservées des collections mondiales. Sans doute mise à l'abri par son découvreur anonyme dès sa chute sur Terre - à une date et dans des circonstances inconnues -, elle n'a en effet jamais été altérée par de l'eau circulant dans ses interstices et a échappé à une élévation significative de température. «Restée dans cet état d'origine, elle est une source unique d'informations sur les conditions de la genèse des planètes, lorsque les premières bribes de la vie étaient sur le point de s'assembler.  
   

Une source unique d'informations sur la genèse de la Terre

 
    Les chondres circulaires qui la parsèment sont justement les grains de silicate qui existaient dans celle bouillie qui a donne naissance aux planètes», explique Brigitte Zanda. Ce caillou pourrait bien être le Graal tant attendu des chercheurs. Jusque-là, les scientifiques ne juraient en effet que par Murchison, une météorite beaucoup plus altérée tombée en Australie en 1969. Elle comporte 70 acides aminés, dont huit participent à la constitution des protéines de la vie sur Terre, par leur composition chimique et leurs propriétés optiques. Ces dernières ont en effet la caractéristique d'être lévogyres, C'est-à-dire qu'elles dévient préférentiellement la lumière polarisée vers la gauche. Or cette particularité, que les biologistes ne parviennent pas à expliquer ni les chimistes à reconstituer en laboratoire, est celle du vivant. Pourquoi la vie préfère-t-elle la forme gauche ? Nul ne le sait. Et comment une pierre tombée du ciel peut-elle comporter des formes jusqu'alors réservées aux êtres vivants ? «La première réaction fut de crier à la contamination, explique Laurent Rémusat, du laboratoire de minéralogie et cosmochimie du MNHN. Après tout, Murchison avait été manipulée par des humains avant d'être examinée. Mais une série d'analyses des isotopes a balayé cette hypothèse.»  
   

La météorite Paris que Brigitte Zanda, du Muséum, manipule avec précaution, comporte sûrement des molécules complexes formées au sein des nébuleuses où naissent les étoiles (en haut, Orion, en fausses couleurs).

 
    Les analyses qui vont désormais être menées sur la météorite permettront-elles de confirmer l'idée que les molécules de la vie viennent de l'espace ? «Cette hypothèse, appelée apport exogène, a le vent en poupe», confirme Hervé Cottin, du Lisa (Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques). Paris aidera peut-être aussi à résoudre les nombreuses autres énigmes encore en suspens, à chaque étape du processus. Ainsi, par quel étrange mécanisme les molécules chirales ont-elles pu être sélectionnées dans l'espace ? Des premiers éléments de réponse ont été apportés au début des années 2000 par une équipe internationale de l'Observatoire anglo-australien, qui a détecté dans la nébuleuse d'Orion, au coeur des régions de formations d'étoiles, une lumière polarisée, capable de sélectionner une seule forme de molécules (dites L, lévogyres). Mais les astronomes n'ont pas encore trouvé d'autres exemples de ce type. Ensuite, en admettant que les molécules de la vie aient été transportées par des météorites, et qu' elles aient été sélectionnées par un faisceau de lumière polarisée provoquant un léger excès de molécules L, comment expliquer une telle prolifération ? Là encore, une découverte récente est venue conforter l'hypothèse spatiale : «Une équipe japonaise de l'université de Tokyo a trouvé une réaction particulière, dite autocatalytique, qui parvient à amplifier un léger excès de molécules L ou D (dextrogyres), explique Laurent Rémusat. De fait, il suffit que démarre une première réaction avec un très léger excès de molécules…» Ensuite, la réaction s'auto-entretient et chaque cycle accentue la production de molécules L ou D. Ainsi, une première amorce d'un excès L, apporté par une météorite, pourrait s'amplifier.  
   

Retour sur Terre du satellite Photon, en septembre 2007, qui a permis de tester comment la matière organique réagit au rayonnement solaire.

 
    Pour autant, y en aurait-il eu en quantité suffisante pour semer la vie sur Terre ? Là, les exobiologistes misent sur le nombre de cailloux en goguette dans le jeune Système solaire : les planètes se sont formées par accrétion, c'est-à-dire par collisions successives de poussières, de grains, jusqu'aux planétoïdes. La quantité de matière météoritique était donc alors bien plus élevée que les 10'000 à 20'000 tonnes par an qui nous parviennent aujourd'hui. Mais cet apport a-t-il été continu, ou a-t-il existé un «pic» de collisions aux alentours de -3,9 milliards d'années ? A cette période, en effet, une modification des orbites des grosses planètes a déstabilisé les objets de la ceinture de Kuiper, ce réservoir cométaire qui entoure le Système solaire. Une chose est sûre : l'apport de matière organique a été bien plus important qu'aujourd'hui.  
   

D'où viennent les météorites ?

 
    Chaque jour, près d'une tonne de matériel extraterrestre entre dans la haute atmosphère de la Terre, l'essentiel sous forme de poussières, et 2'000 à 3'000 météorites de plus d'un kilo. Lorsqu'elles traversent le cocon gazeux de la planète, beaucoup s'échauffent, émettent de la lumière et forment dans le ciel une traînée lumineuse. Les étoiles filantes sont ainsi des essaims de météorites que la Terre croise sur son orbite. Il s'agit de fragments issus d'anciennes collisions entre corps planétaires. C'est notamment le cas des Perséides que la Terre croise chaque été dans la constellation de Persée. Les corps supérieurs à quelques centaines de grammes atteignent la Terre, mais laissent quelques «plumes» lors de la traversée : on estime qu'Ils perdent de 1 à 4 mm d'épaisseur par seconde de chute. Les météorites sont généralement considérées comme des fragments d'astéroïdes, ces petits objets du Système solaire qui gravitent entre Mars et Jupiter. Certains se trouvent déstabilisés gravitationnellement, lors d'une collision ou au passage d'un autre corps, et finissent par tomber sur d'autres surfaces planétaires.  
   

Paris présente des chondres dans un état de conservation extraordinaire, non altérés par des infiltrations.

 
   

En comparaison, Murchison, qui servait de référence jusqu'alors, apparait sans éclat.

 
   

 

 
    Autre interrogation : comment ces fragiles molécules de la vie n'ont-elles pas été détruites par les radiations lors de leur très long voyage ? «Une expérience russe, baptisée Uvolution, vient de nous apporter des précisions, raconte Hervé Cottin. Des molécules organiques ont été soit exposées directement au rayonnement solaire, soit placées sous un hublot à bord de la capsule Photon, un satellite en orbite basse autour de la Terre. La capsule est retombée sur Terre au Kazakhstan, nous apportant la preuve que la matière organique est détruite par le rayonnement UV… sauf si elle se trouve en profondeur.» Et c'est justement le cas dans les météorites, dont la matière organique a pu se former à partir des grains de silicate recouverts de glace dans le nuage protoplanétaire. Après que les grains se sont coagulés pour former les météorites, les composés organiques présents dans la glace se sont retrouvés protégés au coeur des pierres…  
    Ultime question, à laquelle Paris apportera peut-être aussi une réponse : les précieuses molécules de la vie ont-elles atterri sur Terre dans un cocon douillet ou au sein d'un environnement hostile ? Il y a 4,5 milliards d'années, le Soleil qui vient de se former est encore froid, mais la température moyenne à la surface de la Terre dépasse largement 0°C puisque la jeune planète est couverte d'océans, avec quelques continents émergés. Or, si l'élément liquide est présent alors que le Soleil dispense 25% à 30% moins d'énergie qu'aujourd'hui, c'est en raison de la composition chimique de l'atmosphère, riche en gaz à effet de serre (vapeur d'eau et méthane). De ce fait, l'eau des océans est bien plus chaude qu'aujourd'hui : jusqu'à 70°C selon certaines estimations. De même, il semblerait que la jeune Terre ait été préservée des rayons UV - aujourd'hui arrêtés par la couche d'ozone - qui auraient décomposé les biomolécules : une équipe de géophysiciens de l'université du Colorado à Boulder formule en effet l'hypothèse qu'une sorte de brouillard de composés organiques présents dans l'atmosphère aurait alors protégé la Terre. Le globe à peine formé constituait donc lm cocon relativement hospitalier… Reste que nous ignorons toujours quelle quantité de biomolécules chaque météorite pouvait transporter, une variable essentielle pour valider le chemin extraterrestre de la vie. Avec Paris, c'est aussi ce paramètre que les chercheurs espèrent cerner.  
   

Trois scénarios possibles

 
    Comment des biomolécules se sont-elles assemblées pour former les premiers organismes vivants ? Existaient-elles sur Terre ou proviennent-elles de l'espace ? Ces questions sont toujours débattues, Revue des principales hypothèses en vigueur.  
1.   L'apport exogène ou les biomolécules de l'espace  
    Au sein des chondrites carbonées, mais aussi dans le milieu interstellaire, les molécules organiques - à base de carbone - sont nombreuses. Mais seule une petite fraction peut être qualifiée de biomolécules, c'est-à-dire d'ingrédients de la vie comme les acides aminés. Pour l'heure, seules quelques chondrites carbonées en notre possession en contiennent, comme Murchison et désormais Paris. Les différentes expériences de rentrée atmosphérique ont montré que les grains porteurs de biomolécules enfouis au coeur de la pierre peuvent rester intacts jusqu'à leur arrivée sur Terre. Comment ont-ils pu par la suite s'assembler ? L'hypothèse la plus en vogue souligne le rôle joué par les sources hydrothermales, au fond des océans.  
    Là, dans les océans primitifs plus chauds qu'aujourd'hui, les premières biomolécules auraient pu puiser dans des minéraux l'énergie indispensable à leur assemblage. Comment ? C'est encore un mystère.  
2-   La panspermie ou la vie venue de l'espace  
    L'idée que des cellules vivantes - sous forme de spores - existent dans l'espace interplanétaire remonte à la fin du XIXe siècle. Ces microorganismes seraient arrivés sur Terre grâce à des météorites.  
    Ils auraient proliféré et se seraient diversifiés. Cette hypothèse, un temps abandonnée, a ressurgi avec la météorite ALH 84001, recueillie en Antarctique en 1984. En 1996, une équipe de la Nasa affirme y avoir détecté les traces d'une vie fossile martienne. Mais ce résultat, très controversé, est loin de faire l'unanimité. Cette hypothèse est aujourd'hui récupérée par des groupes New Age ou des sectes comme celle des raéliens.  
3.   Les biomolécules de l'atmosphère  
    Avant que les météorites puissent être analysées, les chimistes s'interrogeaient sur la formation des biomolécules dans l'atmosphère terrestre. L'hypothèse avancée par Alexandre Oparine, un biochimiste russe de la fin du XIXe siècle, a été expérimentée en 1953 par les Américains Stanley Miller et Harold Urey. Le principe était de recréer un mélange reproduisant l'atmosphère primitive de la Terre telle qu'on l'imaginait è l'époque : de l'eau, du méthane, de l'ammoniaque et de l'hydrogène au sein desquels des éclairs apportaient de l'énergie. A l'issue de ces cycles d'expériences, Miller et Urey ont constaté lai formation de 2% d'acides aminés Ces expériences sont toujours étudiées. Cependant, le choix de la composition atmosphérique est critiqué : le cocon primitif aurait été bien plus riche en CO2 que Miller ne le pensait. Malgré cela, cette piste n'est pas abandonnée.  
   

 

 
Lexique   Chondrites
Les pierres extraterrestres sont classées en deux grandes catégories : les chondrites (ou météorites non différenciées), et les météorites différenciées, qui proviennent de plus gros objets. Les chondrites, qui constituent 80% des météorites, sont les objets les plus primitifs du Système solaire. Parmi eux, les chondrites carbonées contiennent jusqu'à 5% de matière organique.
 
    Lévogyre
Les molécules se déterminent par leur composition chimique, mais aussi par leur disposition dans l'espace. La très grande majorité sont chirales : elles se présentent selon deux configurations spatiales non superposables l'une à l'autre dans un miroir, comme nos deux mains. Ces configurations se distinguent par leurs propriétés optiques. L'une est dite lévogyre puisqu'elle dévie la lumière polarisée vers la gauche, l'autre dextrogyre. Les acides aminés du vivant sont tous lévogyres, sans que l'on puisse en définir la cause.
 
       
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