Les scientifiques ont reproduit en laboratoire comment les ingrédients de la vie auraient pu se former au fond de l'océan il y a 4 milliards d'années. Les résultats de la nouvelle étude offrent des indices sur la façon dont la vie a commencé sur Terre et où ailleurs dans le cosmos nous pourrions la trouver.

L'astrobiologiste Laurie Barge et son équipe du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, travaillent à reconnaître la vie sur d'autres planètes en étudiant les origines de la vie ici sur Terre. Leurs recherches se concentrent sur la façon dont les éléments constitutifs de la vie se forment dans les cheminées hydrothermales au fond de l'océan.

Pour recréer des bouches hydrothermales dans le laboratoire, l'équipe a créé ses propres fonds marins miniatures en remplissant des béchers de mélanges qui imitent l'océan primordial de la Terre. Ces océans en laboratoire agissent comme des pépinières d'acides aminés, composés organiques essentiels à la vie telle que nous la connaissons. Comme les blocs Lego, les acides aminés se construisent les uns sur les autres pour former des protéines, qui composent tous les êtres vivants.

« Comprendre jusqu'où vous pouvez aller avec uniquement des matières organiques et des minéraux avant d'avoir une cellule réelle est vraiment important pour comprendre de quels types d'environnements la vie pourrait émerger, " dit Barge, l'investigateur principal et le premier auteur de la nouvelle étude, publié dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences . "Aussi, étudier comment des choses comme l'atmosphère, l'océan et les minéraux dans les évents ont tous un impact, cela peut vous aider à comprendre la probabilité que cela se soit produit sur une autre planète."

Trouvé autour des fissures dans le fond marin, les bouches hydrothermales sont des endroits où se forment des cheminées naturelles, libérant un fluide chauffé sous la croûte terrestre. Lorsque ces cheminées interagissent avec l'eau de mer qui les entoure, ils créent un environnement en constante évolution, ce qui est nécessaire pour que la vie évolue et change. Ce noir, un environnement chaud alimenté par l'énergie chimique de la Terre pourrait être la clé de la formation de la vie sur des mondes plus éloignés de notre système solaire, loin de la chaleur du soleil.

"Si nous avons ces cheminées hydrothermales ici sur Terre, des réactions similaires pourraient éventuellement se produire sur d'autres planètes, " a déclaré Erika Flores du JPL, co-auteur de la nouvelle étude.

Barge et Flores ont utilisé des ingrédients couramment trouvés dans les premiers océans de la Terre dans leurs expériences. Ils ont combiné l'eau, minéraux et les molécules "précurseurs" pyruvate et ammoniac, qui sont nécessaires pour démarrer la formation d'acides aminés. Ils ont testé leur hypothèse en chauffant la solution à 158 degrés Fahrenheit (70 degrés Celsius) - la même température trouvée près d'un évent hydrothermal - et en ajustant le pH pour imiter l'environnement alcalin. Ils ont également retiré l'oxygène du mélange parce que, contrairement à aujourd'hui, La Terre primitive avait très peu d'oxygène dans son océan. L'équipe a également utilisé l'hydroxyde de fer minéral, ou "rouille verte, " qui était abondant sur la Terre primitive.

La rouille verte a réagi avec de petites quantités d'oxygène que l'équipe a injectées dans la solution, produisant l'acide aminé alanine et l'alpha hydroxy lactate d'acide. Les acides alpha-hydroxy sont des sous-produits de réactions d'acides aminés, mais certains scientifiques pensent qu'eux aussi pourraient se combiner pour former des molécules organiques plus complexes qui pourraient conduire à la vie.

"Nous avons montré que dans des conditions géologiques similaires à celles de la Terre primitive, et peut-être vers d'autres planètes, nous pouvons former des acides aminés et des acides alpha hydroxy à partir d'une simple réaction dans des conditions douces qui auraient existé sur le fond marin, " dit Barge.

La création par Barge d'acides aminés et d'acides alpha-hydroxylés en laboratoire est l'aboutissement de neuf années de recherche sur les origines de la vie. Des études antérieures ont cherché à savoir si les bons ingrédients pour la vie se trouvent dans les sources hydrothermales, et combien d'énergie ces évents peuvent générer (assez pour alimenter une ampoule). Mais cette nouvelle étude est la première fois que son équipe observe un environnement très similaire à un évent hydrothermal entraîner une réaction organique. Barge et son équipe continueront d'étudier ces réactions en prévision de trouver plus d'ingrédients pour la vie et de créer des molécules plus complexes. Pas à pas, elle progresse lentement dans la chaîne de la vie.

Cette ligne de recherche est importante car les scientifiques étudient les mondes de notre système solaire et au-delà qui peuvent héberger des environnements habitables. la lune de Jupiter Europe et la lune de Saturne Encelade, par exemple, pourraient avoir des cheminées hydrothermales dans les océans sous leurs croûtes glacées. Comprendre comment la vie pourrait commencer dans un océan sans lumière solaire aiderait les scientifiques à concevoir de futures missions d'exploration, ainsi que des expériences qui pourraient creuser sous la glace pour rechercher des preuves d'acides aminés ou d'autres molécules biologiques.

Les futures missions sur Mars pourraient renvoyer des échantillons de la surface rouillée de la planète rouge, ce qui peut révéler des traces d'acides aminés formés par des minéraux de fer et de l'eau ancienne. Les exoplanètes - des mondes hors de notre portée mais toujours dans le domaine de nos télescopes - peuvent avoir des signatures de vie dans leurs atmosphères qui pourraient être révélées à l'avenir.

"Nous n'avons pas encore de preuves concrètes de vie ailleurs, " a déclaré Barge. "Mais comprendre les conditions requises pour l'origine de la vie peut aider à réduire les endroits où nous pensons que la vie pourrait exister."

Cette recherche a été soutenue par l'Institut d'astrobiologie de la NASA, L'équipe du JPL Icy Worlds.