Mars Life - L'Exobiologie

Controverse

La vie existe-t-elle ou a-t-elle existé sur Mars ?

<- Introduction - sommaire - Mars, la planète infernale ->

1ème Partie : 1) L'exobiologie : qu'est ce que la vie ?

1.1.1. L'exobiologie : Définition

Comment, en regardant les astres, ne pas imaginer que là-bas aussi des êtres pensants observent l'Univers? Avec la préparation des premières missions spatiales habitées, à la fin des années 1960, l'étude des possibilités de vie extraterrestre est devenue une réelle question scientifique. Alors est apparue une nouvelle discipline: l'exobiologie.
Le terme d'"exobiologie" fut inventé par le biologiste américain Joshua Lederberg (prix Nobel de médecine et physiologie 1958), au moment où la NASA développait les missions vers la Lune.
Initialement limitée à la recherche et à l'étude de systèmes vivants extraterrestres, l'exobiologie a progressivement étendu son domaine à l'étude des origines, de l'évolution et de la distribution de la vie dans l'Univers. Plusieurs chemins s'offrent aux scientifiques:
- La voie directe consiste à rechercher des traces de vie, présente ou fossile, sur les objets extraterrestres.
- La voie SETI, du nom du programme de recherches de signaux extraterrestres caractéristiques d'une vie intelligente, repose essentiellement sur les observations à partir de radiotélescopes.
- L'étude des origines de la vie sur notre planète et sur Mars.

1.1.2. Qu'est-ce que la vie ?

Qu'elle soit inerte ou vivante, toute matière est faite de particules élémentaires apparues juste après le big-bang, il y a 10 à 15 milliards d'années, ou "fabriquées" ensuite dans les étoiles. Beaucoup plus tard, un nuage de poussières a formé une nébuleuse primitive, qui a donné naissance au Soleil et à son cortège de planètes.
Pendant très longtemps on a imaginé que la vie pouvait naître spontanément de la matière, qu'elle soit déjà vivante ou inanimée. Après l'invention du microscope, la théorie de la génération spontanée, limitée au monde de l'infiniment petit, continua d'être acceptée jusqu'au milieu du XIXe siècle. Il fallut attendre les années 1860, et les célèbres expériences de Louis Pasteur, modèles de méthode expérimentale, pour que la communauté scientifique rejette enfin ce dogme. En démontrant que la vie ne pouvait provenir spontanément de la matière inerte (du moins à l'échelle de temps du laboratoire humain), Pasteur reposait clairement le problème de l'origine de la vie.

Pour la biologie moléculaire, tous les êtres vivants sont constitués d'une ou de plusieurs cellules, mais toutes les cellules sont construites à partir des mêmes molécules géantes fondamentales: protéines et acides nucléiques. Ces macromolécules organiques (carbonées), essence même de la vie, sont toutes faites des mêmes composés élémentaires: acides aminés pour les protéines et nucléotides pour les acides nucléiques. Le nombre de "briques" différentes ainsi utilisées est faible, mais celles-ci sont répétées un très grand nombre de fois. C'est leur enchaînement qui forme la sous-structure de la macromolécule biologique, lui donne sa géométrie, lui fournit sa spécificité et son sens.
C'est dans les années 1920 qu'ont été établies, indépendamment, par le biochimiste soviétique Aleksandr Ivanovitch Oparine et le biologiste anglais John Burdon Sanderson Haldane, les bases des théories actuelles sur l'origine de la vie. Les premiers systèmes vivants seraient le fruit de l'évolution progressive des matériaux organiques présents sur la Terre primordiale. C'est une longue évolution chimique, précédant l'évolution biologique, qui serait à l'origine de la première cellule ancestrale. Plus précisément, ce scénario suppose que les constituants de l'atmosphère primitive, très différente de l'atmosphère actuelle, sous l'action du rayonnement ultraviolet du Soleil et des éclairs d'orage, ont pu se transformer en composés organiques.
La première justification expérimentale de cette théorie est donnée en 1953, avec la publication par le chimiste américain Stanley Miller des résultats de sa désormais célèbre expérience. Avec un dispositif de laboratoire en verre, il soumet à la décharge électrique un mélange gazeux de méthane, d'ammoniac, d'hydrogène et de vapeur d'eau (modèle alors plausible de l'atmosphère primitive terrestre), en présence d'eau liquide. Après plusieurs jours d'évolution, il analyse la solution aqueuse et y détecte un nombre relativement important de composés organiques, en particulier des acides aminés. Il démontre ainsi que des composés d'intérêt biologique peuvent se former à partir de matériaux inorganiques, au sein d'un modèle d'environnement planétaire. Miller inaugure un nouveau domaine d'expérimentation: celui de la chimie prébiotique.
Depuis, des centaines d'expériences analogues ont été effectuées, utilisant les mélanges gazeux les plus variés. Les chimistes ont aussi essayé de reconstituer dans leurs laboratoires certaines des autres étapes du scénario de l'évolution chimique, en mettant en présence ingrédients organiques simples et eau liquide. Ils ont pu ainsi fabriquer la plupart (dix-sept sur vingt) des acides aminés qui constituent les protéines actuelles, ainsi que des polymères de ces composés, obtenir les bases puriques et pyrimidiques, les constituants des membranes, et fabriquer des pseudomembranes. En revanche, la synthèse prébiotique des acides nucléiques, voire de leurs "briques", les nucléotides, est loin d'être réalisée.
D'autres variantes de ces hypothèses ont surgi au cours des années 1980. L'idée générale est de supposer que les premiers systèmes vivants utilisaient des molécules réplicatives différentes des acides nucléiques actuels. Ainsi, pour le biologiste anglais Cains-Smith, les premiers systèmes vivants étaient des cristaux. Pour le chimiste allemand Wachtershauser, ils étaient des grains de pyrite - sulfure de fer très abondant sur Terre - enrobés de matériaux organiques. Un tel système aurait été capable de réduire le gaz carbonique de l'atmosphère (en présence de FeS et de H2S) tout en augmentant l'enrobage organique. Cette hypothèse unificatrice reste encore à vérifier expérimentalement.

1.1.3. La vie et Mars

De toutes les planètes du système solaire, c'est certainement la planète Mars qui est toujours apparue comme la plus propice à abriter une vie extraterrestre. Lorsqu'en 1877 l'astronome italien Giovanni Virginio Schiaparelli et, quelques années plus tard, l'Américain Percival Lowell crurent observer des canaux réguliers à la surface de la planète rouge, on pensa détenir la preuve de la présence d'êtres intelligents. Les missions américaines Mariner, et surtout Viking, dans les années 1970, montrèrent définitivement qu'il n'en était rien, tout en dévoilant la présence de gigantesques lits de fleuves asséchés à la surface: l'eau liquide avait dû être abondante sur Mars.
En effet, contrairement à Vénus, beaucoup trop chaude car trop proche du Soleil, Mars, un peu plus éloignée de cet astre que la Terre, a pu connaître dans son histoire de longues périodes où les températures étaient assez clémentes pour permettre au solvant de la vie - l'eau - de rester liquide. Depuis, Mars a perdu la majeure partie de son atmosphère, sa température a diminué (elle atteint cependant encore des valeurs proches de 0 °C en été), et l'eau, gelée, est piégée dans les profondeurs du sol.
Les missions américaines Viking sont allées en 1976 explorer de près la planète rouge et n'y ont pas trouvé trace de vie, ni même de molécules organiques. Cela ne signifie pas, cependant, que la vie n'a jamais été présente sur Mars. Au contraire, l'étude du sol martien indique que l'eau liquide était déjà présente il y a plus de 3 milliards d'années, c'est-à-dire au moment même où la vie se développait sur Terre. Pourquoi la vie ne serait-elle pas apparue aussi sur Mars? Elle aurait disparu depuis. Les missions vers Mars, avec analyse détaillée in situ ou même retour d'échantillons sur Terre, prévues pour les premières décennies du prochain millénaire, incluent précisément des expériences de recherche de vie fossile.
Si l'exploration du système solaire n'a pas permis de mettre en évidence une vie extraterrestre, elle a dévoilé une chimie organique inattendue et, en beaucoup d'aspects, similaire à la chimie prébiotique terrestre. Les composés organiques - matériaux carbonés - sont, avec l'eau liquide, les ingrédients indispensables à l'évolution vers la vie. Les timides études qui ont été menées sur la possibilité d'autres systèmes vivants, utilisant en particulier le silicium à la place du carbone et l'ammoniac à la place de l'eau, montrent que la biochimie de type terrestre est la plus probable.

Cependant, l'approche de la bioastronomie qui semble la plus prometteuse est SETI, de l'anglais "Search for Extraterrestrial Intelligence" ( cf. Liens ). Le projet des bioastronomes est de fouiller l'espace avec des moyens d'observation appropriés afin de détecter des signaux d'intelligence extraterrestre. Les premières tentatives de communication datent du siècle dernier, mais SETI est né en 1959, lorsque les physiciens américains Giuseppe Cocconi et Philip Morrison ont montré théoriquement qu'il était possible de communiquer par ondes radio sur des distances interstellaires. Un an plus tard, Frank Drake effectuait la première expérience d'écoute SETI.
Depuis, plusieurs dizaines d'expériences analogues ont été entreprises. Mais la bande de fréquence favorable est tellement large, avec près de 1 milliard de canaux utilisables entre 1 et 10 gigahertz, et les moyens d'écoute utilisés sont jusqu'à présent si peu adaptés qu'il n'est pas étonnant qu'aucun signal d'intelligence extraterrestre n'ait été encore détecté.

Notre avancée technologique actuelle est telle que nous devrions être capables de repérer une civilisation extraterrestre analogue à la nôtre jusqu'à des distances supérieures à 1 000 années-lumière. Cette recherche nécessite toutefois des moyens spécifiques, en cours de développement par la NASA. Avec, en particulier, les systèmes à 10 millions de canaux opérationnels depuis 1993 et le large soutien financier de l'Agence américaine pour ce type de recherches, c'est une nouvelle ère qui s'ouvre pour la bioastronomie, et pour l'exobiologie.

<-Introduction - sommaire - Mars, la planète infernale ->