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Origine de la vie : un simulateur de sources hydrothermales

Où et comment est apparue la vie sur Terre ? Certains exobiologistes explorent l’hypothèse des sources hydrothermales, notamment parce qu’elle permet d’envisager la naissance de la vie sur Europe et Encelade. Pour cela, ils reconstituent ces sources en laboratoire, en espérant voir naître des molécules prébiotiques, comme dans l’expérience de Stanley Miller.

Lauren White, exobiologiste de la Nasa, montre un échantillon de fluide sortant du réacteur chimique simulant la cheminée d'une source hydrothermale. © Nasa, JPL-Caltech Lauren White, exobiologiste de la Nasa, montre un échantillon de fluide sortant du réacteur chimique simulant la cheminée d'une source hydrothermale. © Nasa, JPL-Caltech

Origine de la vie : un simulateur de sources hydrothermales - 2 Photos

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Parmi ceux qui cherchent à reconstituer les différentes étapes ayant mené du Big Bang au vivant, on trouve une équipe de chercheurs du Nasa Astrobiology Institute (NAI) explorant une possible chimie prébiotique associée aux sources hydrothermales connues sur Terre au fond des océans.

On spécule depuis longtemps déjà sur une possible apparition de la vie dans un tel environnement sur la Terre primitive de l’Archéen, par exemple en relation avec une roche ignée que l’on appelle la serpentinite. D’autres hypothèses existent bien sûr, notamment celle faisant intervenir le mica et une autre les pierres ponces.

On voit dans cette vidéo des sources hydrothermales trouvées sur la dorsale est pacifique. Elles sont entourées de colonies des fameux vers géants appelés Riftia pachyptila. © MBARIvideo

Un simulateur de cheminées hydrothermales

En l’occurrence, les chercheurs de la Nasa veulent savoir s’il est déjà possible d’obtenir des molécules organiques simples, comme du méthane, de l’éthane ou même des acides aminés à partir d’eau de mer contenant du dioxyde de carbone dissous, ou de l’hydroxyde de sodium, circulant dans des roches volcaniques artificielles ressemblant à celle des parois des sources hydrothermales. Il s’agit donc de faire l’analogue de l’expérience de Miller, mais en reproduisant non pas l’atmosphère supposée de la Terre voilà environ 4 milliards d’années, mais les conditions régnant au fond de ses océans à l’époque de l'Hadéen.

Pour cela, les exobiologistes ont construit un dispositif de la taille d’un réfrigérateur dans lequel ces fluides, à des températures de 90 °C et sous des pressions de 100 atmosphères, percolent dans une roche volcanique contenant du fer, du magnésium et du silicium. Afin d’éviter toute contamination biologique, la roche volcanique en question n’a pas été récoltée sur une dorsale océanique, mais a été synthétisée, comme on sait le faire parfois depuis des décennies.

Lauren White, une exobiologiste de la Nasa, tourne une vanne pour faire pénétrer de l’eau de mer chargée en carbone (comme devaient l’être les océans de l’Hadéen) dans un matériau imitant une croûte océanique volcanique. Le tout est situé à l’intérieur d’un réacteur chimique simulant une cheminée hydrothermale. Le but est de voir si l’on peut obtenir en sortie de ce réacteur des molécules organiques. En alternance, un liquide alcalin similaire à celui circulant dans les évents hydrothermaux sur Terre coule aussi. Le but est d’étudier la chimie prébiotique, voire l’apparition de la vie au fond d'un océan sur la Terre primitive ou dans les lunes glacées en orbite autour de Jupiter ou de Saturne. © Nasa, JPL-Caltech
Lauren White, une exobiologiste de la Nasa, tourne une vanne pour faire pénétrer de l’eau de mer chargée en carbone (comme devaient l’être les océans de l’Hadéen) dans un matériau imitant une croûte océanique volcanique. Le tout est situé à l’intérieur d’un réacteur chimique simulant une cheminée hydrothermale. Le but est de voir si l’on peut obtenir en sortie de ce réacteur des molécules organiques. En alternance, un liquide alcalin similaire à celui circulant dans les évents hydrothermaux sur Terre coule aussi. Le but est d’étudier la chimie prébiotique, voire l’apparition de la vie au fond d'un océan sur la Terre primitive ou dans les lunes glacées en orbite autour de Jupiter ou de Saturne. © Nasa, JPL-Caltech

Des océans terrestres aux océans des lunes glacées

Installé dans le Microdevices Laboratory du fameux Jet Propulsion Laboratory, le réacteur chimique simulant une cheminée hydrothermale est équipé d’une diode laser jumelle de celle équipant le rover Curiosity sur Mars. De cette manière, il est possible de détecter dans les fluides circulant dans le dispositif d’éventuelles molécules carbonées synthétisées comme du méthane ou de l’éthane. En 2000, une source hydrothermale sur la dorsale médio-atlantique a été découverte, et elle donnait des signes d’une production de telles molécules.

Plusieurs membres de l’équipe du NAI expérimentant actuellement avec ce dispositif avaient déjà construit un réacteur chimique similaire voilà quelques années. Il ne s’agit pas seulement de tester l’hypothèse de la fabrication des briques de la vie dans les sources hydrothermales de l’Hadéen. Un autre objectif, dans le cadre du projet Icy Worlds, est de préciser comment les premières étapes conduisant à l’apparition de la vie se sont peut-être aussi produites dans les océans d’Europe, la lune glacée de Jupiter rendue célèbre par les sondes Voyager et Arthur Clarke, ou dans ceux que l’on suspecte sous la surface d’Encelade.


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