Origine de la vie : nouvelles pistes avec des molécules interstellaires

[moghelonEquipe du forum]

Bonjour à tous,

Un article très instructif !

Par Laurent Sacco, www.Futura-Sciences.com du 05 mars 2013.


On pense que bien des molécules organiques ayant permis à la vie d’apparaître sur Terre se sont probablement formées dans l’espace avant d’être apportées sur notre planète par des comètes et des météorites. De nouvelles techniques d’identification ont permis de détecter les précurseurs d’une base de l’ADN et d’un acide aminé dans des nuages moléculaires à l’aide du radiotélescope de Green Bank.

Sagittarius B2 (Sgr B2) est un nuage moléculaire géant de gaz et de poussières qui se trouve à environ 120 parsecs du centre de la Voie lactée. C’est l’un des plus grands dans la Galaxie, couvrant une région de 45 pc de diamètre. La masse totale de Sgr B2 est estimée à 3 millions de fois la masse du Soleil, avec une densité moyenne de 3.000 atomes d’hydrogène par cm3, soit une densité environ 20 à 40 fois plus élevée que dans un nuage moléculaire typique.


Du Big Bang au vivant est un projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine. Hubert Reeves, Jean-Pierre Luminet et d'autres chercheurs y répondent à des questions, à l'aide de vidéos. Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com, YouTube

Les températures dans le nuage peuvent varier de 40 K à 300 K selon la distance à laquelle on se trouve des lieux où des étoiles se forment. Les températures moyennes et la pression dans Sgr B2 sont donc faibles, et la vitesse des réactions chimiques y est extrêmement lente. Toutefois, Sgr B2 est en réalité très riche en molécules organiques complexes, à tel point que presque la moitié des molécules interstellaires connues ont été trouvées dans Sgr B2.

Les nuages moléculaires, des catalyseurs pour la chimie prébiotique

On a de bonnes raisons de penser qu'elles se forment dans la gangue de glace entourant des poussières silicatées. Cette glace interstellaire est composée en majorité d’eau amorphe et de petites molécules constituées des atomes les plus abondants du milieu interstellaire, c’est-à-dire hydrogène, oxygène, carbone et azote. Lorsque cette glace est soumise au rayonnement ultraviolet provenant d’étoiles proches, des processus de photodissociation peuvent conduire à la formation de radicaux hautement réactifs. Ces derniers peuvent se recombiner et conduire à la formation de nouvelles molécules plus complexes. La surface des grains de poussière joue donc le rôle de catalyseur.


Certaines des molécules organiques découvertes dans les nuages moléculaires. On détecte leurs traces dans le rayonnement radio du milieu interstellaire avec des radiotélescopes comme celui de Green Bank, que l'on voit en arrière-plan. Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF

Comme on sait que les systèmes planétaires se forment à l’intérieur de nuages moléculaires similaires et que des molécules organiques complexes ont été trouvées dans des météorites tombées sur Terre, il est naturel de postuler que la chimie prébiotique à l’origine de la vie sur notre planète, et probablement ailleurs sur des exoplanètes dans l’univers, a débuté à la surface des grains de poussières glacés.

Pour vérifier cette hypothèse et mieux comprendre les différentes étapes qui ont jalonné l’histoire du cosmos du Big Bang au vivant, on cherche donc dans des nuages moléculaires des précurseurs de molécules prébiotiques, susceptibles d’avoir participé à l’apparition de la vie sur Terre. De récents articles déposés sur arxiv font justement état de travaux conduits à l’aide du radiotélescope de Green Bank et qui concerne Sgr B2.

Des précurseurs de l'adénine et de l'alanine

De nouvelles techniques de traitement du signal ont permis d’identifier plus rapidement et plus efficacement certaines des raies dans le domaine radio associées aux transitions quantiques entre états de rotations de molécules organiques complexes. C’est ainsi que l’on a découvert l’existence de nouvelles molécules au moyen d’observations réalisées de 2008 à 2011 avec le radiotélescope de Green Bank dans Sgr B2.

Il s’agit de la cyanométhanimine et de l’éthanamine. La première molécule est un ingrédient important pour des scénarios proposés pour rendre compte de la formation de l’adénine, l’une des quatre bases azotées constituant le code génétique dans l’ADN. La seconde est aussi importante, car elle jouerait un rôle important dans la synthèse de l’alanine, l’un des 21 acides aminés utilisés dans les chaînes peptidiques par le vivant pour fabriquer des protéines.

Comme le dit l'astrochimiste Anthony Remijan du National Radio Astronomy Observatory (NRAO), un des auteurs de la découverte, « l'existence de ces molécules dans un nuage de gaz interstellaire signifie que des éléments de construction importants pour l'ADN et les acides aminés peuvent ensemencer des planètes nouvellement formées ».

Bonne lecture et bonne journée à bientôt

[MaximusEquipe du forum]

Merci pour l'article!

[FabrigasEquipe du forum]

Oui, article intéressant.
Et en plus j'apprécie beaucoup Hubert Reeves.

[moghelonEquipe du forum]

Bonjour à tous,

Nous avons encore de grandes interrogations sur l'origine de la vie.

Voici un article publié le 08 mars 2013 sur http://www.futura-sciences.com Par Laurent Sacco, qui nous donne quelques chemins de réflexions.

La Nasa étudie la glace cosmique

La glace amorphe ne se rencontre pas sur Terre, en dehors de laboratoires comme le Cosmic Ice Lab de la Nasa, mais bien à la surface des poussières cosmiques. Elle y est le lieu d’une chimie prébiotique que l’on veut comprendre pour élucider le mystère de l’origine de la vie. On vient de montrer qu’elle peut protéger les acides aminés des rayons cosmiques.

C’est l’essor de la radioastronomie après la seconde guerre mondiale qui a permis la découverte de nombreuses molécules interstellaires depuis environ 40 ans. Un nouveau domaine scientifique s’est alors ouvert, celui de l’astrochimie, conjointement avec les progrès fulgurants de la planétologie comparée rendus possibles par la conquête spatiale.

De prime abord, l’existence de ces molécules était paradoxale, car on les trouvait dans des nuages à de très basses températures et malgré tout dans des conditions de vide très poussé. On a fini par comprendre qu’elles peuvent tout de même apparaître en phase gazeuse dans un ultravide et à des températures de l’ordre de 10 K, soit environ -263 °C. Autre découverte, elles peuvent se former dans le manteau de glace amorphe recouvrant les poussières interstellaires présentes dans les nuages moléculaires.


Des images prises en fausses couleurs montrant deux types de glaces différents. L'image de gauche montre de la glace cristallisée, alors que celle de droite montre de la glace amorphe (en bleu). Image de gauche : Nasa, Earth Observatory ; image de droite : Nasa, ARC, P. Jenniskens, D. F. Blake


Cette glace amorphe, comme son nom l’indique, n’est pas sous forme cristalline. Pour apparaître, elle requiert des conditions de pression et de température extrêmes et précises qui ne peuvent exister sur Terre que dans des laboratoires comme le Cosmic Ice Lab du célèbre Nasa's Goddard Space Flight Center. En fait, on a de bonnes raisons de penser que la majorité de l’eau dans l’univers observable se trouve sous forme de glace amorphe. On la trouve aussi au sein de notre Système solaire dans les comètes et à la surface de certaines lunes glacées comme Europe (sur Callisto, la glace est principalement sous forme cristalline).

Une glace pour la chimie prébiotique

Les poussières entourées de glace amorphe intéressent les exobiologistes, car l’on pense que plusieurs stades importants de la chimie prébiotique ont pu se dérouler dans leur gangue de glace. En effet, il y a tout lieu de penser que des réactions de photodissociation et de recombinaison se produisent dans cette glace amorphe, qui contiendrait aussi des atomes d’azote et de carbone, sous l’action des ultraviolets émis par les jeunes étoiles présentes dans les nuages moléculaires. On sait en outre que des rayons cosmiques, principalement composés de protons, frappent ces poussières dans les nuages.


Une présentation des travaux de recherche sur la glace cosmique effectués par les astrochimistes de la Nasa. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En passant simplement la souris sur le rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». NASAexplorer, YouTube

Dans le cadre de leur étude des propriétés physicochimiques de la glace cosmique et des divers processus astrochimiques associés, des chercheurs du Cosmic Ice Lab ont voulu en apprendre un peu plus sur l’effet des rayons cosmiques sur les molécules organiques pouvant se trouver dans cette glace. Des résultats d’expériences réalisées avec des acides aminés viennent d'être publiés dans le journal Icarus.

La stabilité des acides aminés en question

On sait que des acides aminés ont été trouvés dans des météorites primitives. Il est naturel d’imaginer que ces acides se sont formés dans le nuage moléculaire apparu avant la naissance de l’étoile mère du Soleil et de la nébuleuse protosolaire. Les chercheurs de la Nasa ont voulu savoir si les acides aminés pouvaient conserver leur intégrité dans la glace amorphe entourant des poussières, ou juste sous la surface des planètes et comètes, malgré le rayonnement cosmique.

Ils ont fabriqué plusieurs échantillons de glace amorphe, dont trois composés d’un mélange d’eau et de trois acides aminés, respectivement la glycine, l’alanine et phénylalanine. Ces échantillons étaient refroidis à 15 K et sous une pression un milliard de fois plus faible qu’au niveau de la mer durant des expériences reproduisant les conditions rencontrées dans l’espace. Ils ont donc en plus été soumis à des faisceaux de protons créés à l’aide de champs électriques élevés produits par des générateurs de Van de Graaff. Avec les protons ainsi accélérés, il est possible de simuler les effets d’un million d’années d’exposition aux rayons cosmiques en seulement une demi-heure.

À partir des données obtenues, les astrochimistes ont conclu que certains acides aminés pouvaient être conservés de quelques dizaines à quelques centaines de millions d’années sous au moins un centimètre de glace amorphe à la surface de Mars, de Pluton ou des comètes.

Amitiés à tous,

Scientifiquement et culturellement votre

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