L'évolution de la planète Terre et l'émergence de la vie au cours de son premier demi-milliard d'années sont inextricablement liées, avec une série de transformations planétaires :formation de l'océan, évolution de l'atmosphère, et la croissance de la croûte et des continents, qui sous-tendent les tremplins environnementaux vers la vie. Mais comment, et dans quel ordre, les ingrédients de la vie sur Terre ont-ils été fabriqués et assemblés ?

Le programme d'astrobiologie de la NASA a accordé une subvention de 9 millions de dollars pour s'attaquer à la question à travers le projet Earth First Origins, dirigé par la professeure adjointe du Rensselaer Polytechnic Institute, Karyn Rogers. Le projet de cinq ans cherche à découvrir les conditions sur Terre primitive qui ont donné naissance à la vie en identifiant, répliquer, et explorer comment les molécules prébiotiques et les voies chimiques auraient pu se former dans des conditions réalistes de la Terre primitive.

"La planète Terre et la chimie de la vie partagent la même route, " a déclaré Rogers. " En raison de cette co-évolution, nous pouvons utiliser notre compréhension des processus planétaires fondamentaux qui mettent le système Terre en mouvement pour esquisser la physique, chimique, et carte de l'environnement à la vie."

Earth First Origins sert de catalyseur au lancement du Centre de recherche et d'éducation en astrobiologie Rensselaer (RARE). Le centre RARE nouvellement créé s'appuie sur l'expertise acquise au cours de plus de trois décennies de recherche en astrobiologie à Rensselaer, et remplace son prédécesseur, le Centre d'astrobiologie de New York. En plus de mener des recherches fondamentales sur les origines de la vie et le potentiel de vie dans l'univers, le Centre RARE soutiendra une gamme d'activités d'éducation et d'engagement du public. Il s'agit notamment d'une série de séminaires, une mineure en astrobiologie, la prochaine université d'été Gateway to Early Earth, et un programme d'enseignement de premier cycle et des cycles supérieurs.

"Renselaer a une longue histoire de contributions importantes au domaine de l'astrobiologie, et le projet Earth First Origins et le Rensselaer Astrobiology Research and Education Center seront des ajouts considérables à notre héritage de découvertes, " a déclaré la présidente de Rensselaer, Shirley Ann Jackson. " La collaboration mondiale interdisciplinaire impliquée dans ces initiatives incarne le travail visionnaire dans lequel nous nous engageons en tant que New Polytechnic. "

Earth First Origins et le Centre RARE réunissent une équipe diversifiée d'experts en évolution planétaire, géochimie de la Terre primitive, astrobiologie prébiotique et expérimentale, et la chimie analytique. Complétée par une équipe de biologistes moléculaires, modélisateurs géochimiques, et experts en données et visualisation, l'équipe de recherche apporte une riche expérience prête à lancer un nouveau paradigme de recherche pour étudier les origines de la vie.

"Différents types d'environnements existaient sur la Terre primitive et beaucoup d'entre eux auraient pu être le point de départ de la vie, ou la vie aurait pu émerger via des processus reliant plusieurs niches environnementales, " a déclaré Rogers. "Nous voulons établir l'éventail des conditions possibles dans différents environnements de la Terre primitive, les reproduire en laboratoire, et comprendre les facteurs particuliers qui contribuent à la séquence des synthèses chimiques qui mènent à la vie."

Le projet Earth First Origins établira la passerelle vers la Terre primitive, qui se compose à la fois d'un espace de laboratoire physique et d'un environnement virtuel, le Early Earth Lab (eEL) et le Virtual Early Earth Portal (VeEP), tous deux logés à Rensselaer. La passerelle sera une ressource pour l'équipe Earth First Origins, ainsi que les origines plus larges de la communauté de vie, pour accéder à des environnements réalistes de la Terre primitive, à la fois expérimentalement et à travers des modèles, et explorer leur potentiel pour donner naissance à la chimie de la vie.

Le laboratoire de la Terre primitive abritera une suite d'équipements expérimentaux utilisés pour reproduire les environnements de la Terre primitive. L'eEL ne ciblera pas seulement la température, pression, et les conditions géochimiques de la Terre primitive, mais utilisera également de nouvelles techniques expérimentales pour représenter les connexions dynamiques entre différents systèmes.

"La Terre primitive abritait un large éventail d'environnements distincts. En représentant avec précision les interactions eau-roche-atmosphère, ou l'écoulement et le mélange de fluides selon des gradients thermiques et chimiques, l'eEL fournira un bien meilleur moyen d'explorer les voies chimiques qui ont émergé pendant les premiers temps de la Terre." a déclaré Bruce Watson, co-chercheur et géochimiste et professeur d'institut à Rensselaer.

Le VeEP fournit des applications et des outils d'intégration de modèles géochimiques et géophysiques, et l'application de techniques de visualisation de données pour explorer l'éventail des possibilités dans divers environnements de la Terre primitive. En outre, le VeEP permettra aux chercheurs d'enregistrer les données des expériences, des modèles, et des analyses dans des « carnets virtuels » qui sont ingérés dans un entrepôt de données structuré plus vaste et accessibles via le portail.