Le carbone présent sur notre Terre serait originaire du milieu interstellaire et serait arrivé seulement un million d’années après la formation du Soleil. © Choat, Adobe Stock
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Comment le carbone est-il arrivé sur Terre ?

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[EN VIDÉO] Quels phénomènes sont à l’origine de la vie ?  Dès 1871, Charles Darwin avait imaginé que la vie terrestre aurait pu naître « dans une petite mare », à partir de composés chimiques divers qui se seraient combinés pour former des molécules complexes. Un autre courant de pensée — la panspermie — a fait venir la vie de l'espace. Aujourd'hui, la question n'est pas résolue mais les scientifiques penchent du côté de Darwin avec une chimie prébiotique. 

Le carbone, c'est un peu la colonne vertébrale de la vie. Et des chercheurs précisent aujourd'hui l'origine du carbone présent sur notre Terre. Il viendrait du milieu interstellaire.

Nous sommes tous faits de poussières d’étoiles, disent les poètes. Et pas que les poètes. Les scientifiques aussi. Peut-être même un peu plus encore aujourd'hui, après la publication de deux études menées par des chercheurs de l’université du Michigan et par d'autres de l'université du Minnesota (États-Unis). Ils se sont intéressés à l'un des éléments essentiels à l'apparition de la vie. Non pas l'eau, pour une fois. Mais le carbone.

Rappelons que le carbone est, d'une part, le constituant central de toute matière organique. De la vie, donc. Et qu'il permet, d'autre part, à une Planète de réguler son climat. De devenir habitable, en quelque sorte. « Du carbone, vous ne voulez pas en avoir trop peu, mais vous ne voulez pas non plus en avoir trop », souligne Edwin Bergin, astronome à l'université du Michigan, dans un communiqué.

Jusqu'alors, les astronomes imaginaient que le carbone présent sur notre Terre provenait de molécules tourbillonnant dans le gaz de la nébuleuse qui a fini par former le Système solaire« Le modèle de condensation suppose que, lors de la formation du Soleil, les éléments qui formeraient plus tard les planètes se sont vaporisés. Alors que le disque protoplanétaire se refroidissait, ces éléments se sont condensés et ont fourni des ingrédients chimiques aux corps solides. Mais cela ne fonctionne pas pour le carbone », assure Jie Li, chercheur à l'université du Michigan.

Des travaux à transposer sur les exoplanètes

Lorsque le carbone est vaporisé, en effet, il produit des espèces beaucoup plus volatiles. Celles-ci nécessitent des températures très basses pour former des solides. Plus important encore, le carbone ne se condense pas à nouveau sous une forme organique. Pour cette raison, Jie Li et son équipe ont déduit que la majeure partie du carbone de la Terre était probablement originaire du milieu interstellaire. Et que ce carbone a dû arriver jusqu'à nous bien après que le Soleil se soit formé -- environ un million d'années après -- au moment où le disque protoplanétaire qui a donné naissance au Système soleil se refroidissait.

Les travaux menés par les chercheurs de l'université du Minnesota remettent eux aussi en question les modèles actuels. « La plupart expliquent que le carbone -- et d'autres éléments essentiels à la vie -- passe de la nébuleuse primitive aux planétésimaux -- les précurseurs des planètes -- dans des corps rocheux », explique Marc Hirschmann. Mais, avec son équipe, il montre aujourd'hui, grâce à un examen approfondi de quelques météorites qui ont gardé en mémoire l'époque à laquelle se formaient les noyaux métalliques des planétésimaux, qu'une grande partie du carbone est perdue au moment où les planétésimaux fondent et forment des noyaux.

Si les astronomes s'intéressent tant à la manière dont le carbone est arrivé sur Terre (une planète que les chercheurs de l'université du Michigan qualifient aujourd'hui de pauvre en carbone) et à la façon dont il a pu s'en échapper, c'est que cela pourrait les aider à comprendre comment et où trouver des planètes susceptibles d’abriter la vie.

Pour en savoir plus

Les ingrédients à l’origine de la vie sont arrivés plus tard que prévu sur Terre

La question de l'origine de la vie sur Terre n'est pas encore élucidée. C'est pour en apprendre un peu plus que des chercheurs ont étudié, au Groenland, les plus anciennes roches du manteau terrestre. Elles semblent révéler que les ingrédients à l'origine de la vie sont arrivés sur notre planète plus tard que prévu.

Article de Nathalie Mayer paru le 16/03/2020

Des chercheurs estiment aujourd’hui que les ingrédients à l’origine de la vie sur Terre, l’eau, le carbone et l’azote sont arrivés durant une phase tardive de formation de notre Planète. © ysbrandcosijn, Adobe Stock

L'eau, le carbone et l'azote. Ils ont ceci de commun que ce sont des éléments indispensables au développement de la vie telle que nous la connaissons sur une planète. Et jusqu'alors, les chercheurs pensaient qu'ils étaient apparus sur Terre au tout début de sa formation. Mais des scientifiques de l'université de Cologne (Allemagne) et de l'université de Nouvelle-Galles du Sud (Australie) montrent aujourd'hui que la majeure partie de l'eau est arrivée sur notre planète alors que son processus de formation touchait à sa fin.

Rappelons que les éléments volatils tels que l'eau sont réputés provenir des astéroïdes. Ceux qui voyageaient il y a quelque quatre milliards d'années dans le Système solaire et qui ont constitué notre Terre. Tout l'enjeu restait de savoir à quelle période de l'histoire de notre planète cela s'était produit.

« Nous avons comparé la composition des plus anciennes roches du manteau terrestre-- elles datent de l'Archéen, soit d'il y a environ 3,8 milliards d'années -- que l'on trouve au Groenland à celle des astéroïdes à partir desquels ils se sont formés et à celle du manteau terrestre que nous connaissons aujourd'hui », explique Mario Fisher-Gödde, chercheur, dans un communiqué de l’université de Cologne.

Dans le sud-ouest du Groenland, les roches les plus anciennes du manteau de notre Terre sont directement accessibles dans des affleurements de surface comme on en voit sur la photo du haut. Sur la photo du bas, une coupe de cette roche composée principalement d’olivine minérale. © Université de Nouvelle-Galles du Sud ; Julia van de Löcht, Université de Cologne

Eau, carbone et azote ne sont arrivés que tardivement

Pour élucider ce qui s'est passé dans le temps, les chercheurs ont déterminé les abondances isotopiques d'un métal très rare déjà présent dans le manteau de l'Archéen : le ruthénium« Ce type de métal a tendance à se combiner avec le fer. Par conséquent, lorsque la Terre s'est formée, le ruthénium s'est retrouvé prisonnier du noyau métallique de la planète, précise Mario Fisher-Gödde. Ainsi, si on retrouve du ruthénium dans le manteau terrestre, on peut supposer qu'il est arrivé là après la formation du noyau », poursuit Carsten Münker, professeur, dans le même communiqué.

Et le ruthénium trouvé dans les roches du Groenland semble provenir du Système solaire interne. Probablement des mêmes objets qui ont formé Mercure et Vénus, rapportent les géologues allemands.

De nouvelles expéditions prévues pour étudier plus d’échantillons

Les dernières analyses des chercheurs suggèrent donc que l'eau comme d'autres éléments volatils tels que le carbone ou l'azote sont finalement bien arrivés sur Terre très tard dans l'histoire de sa formation. À l'heure de ce que les spécialistes appellent la phase d'accrétion tardive. Un peu surpris par ces résultats, les chercheurs prévoient déjà de nouvelles expéditions, en Inde et au Groenland, pour étudier un peu plus d'échantillons.

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