La recherche de preuves moléculaires de la vie sur d'autres mondes est délicate, mais un test basé sur la réactivité des composés carbonés pourrait être un indicateur utile.
Encelade, une lune de Saturne, est une cible privilégiée dans la chasse à la vie ailleurs dans notre système solaire
Une nouvelle méthode permettant de reconnaître les propriétés chimiques des êtres vivants pourrait nous aider à détecter la vie extraterrestre même si elle fonctionne différemment de la vie sur Terre.
Lorsqu’ils recherchent une vie extraterrestre, les scientifiques s’appuient généralement sur des biosignatures – des substances ou des modèles qui peuvent indiquer de manière fiable la présence d’organismes vivants. Les astronomes peuvent analyser l’atmosphère de planètes lointaines pour rechercher des biosignatures moléculaires. Mais de nombreuses molécules produites par les êtres vivants peuvent également surgir de processus géologiques ou chimiques en l’absence de formes de vie.
Le nouveau test, conçu par Christopher Carr du Georgia Institute of Technology et ses collègues, est basé sur les acides aminés. Les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines, des molécules complexes dont dépend toute vie sur Terre. Cependant, les acides aminés sont des molécules relativement simples, et ils peuvent apparaître en l’absence de vie : par exemple, ils ont été trouvés dans le sol lunaire et sur des comètes et des météorites.
Ainsi, plutôt que de simplement détecter les acides aminés, Carr et ses collègues ont estimé que mesurer la réactivité des molécules dans un échantillon serait un indicateur plus fiable de la présence d'êtres vivants.
Dans un système non vivant, les molécules se forment et se détruisent lorsqu'elles réagissent avec des éléments de leur environnement, comme les rayons cosmiques ou d'autres molécules, mais les molécules les plus réactives sont plus susceptibles de disparaître. « Si vous n'avez pas de système en place pour maintenir ce qui est présent, alors les choses qui auront tendance à être détruites seront celles qui sont plus réactives », explique Carr. Cependant, les systèmes vivants conserveront de préférence des molécules plus réactives, car ils en ont besoin pour les processus chimiques qui soutiennent la vie, ce qui conduit à une signature unique.
La réactivité d'un composé est déterminée par la disposition des électrons dans la molécule. Les molécules plus réactives ont une plus petite différence d’énergie entre l’électron le plus externe et le prochain espace disponible qui serait rempli par un électron supplémentaire lors d’une réaction.
Carr et son équipe ont calculé cette différence d'énergie pour 64 acides aminés, dont beaucoup ne sont pas utilisés par la vie sur Terre. Ensuite, ils ont recherché l’abondance des acides aminés dans des échantillons connus, provenant soit de sources abiotiques, comme des météorites ou du sol lunaire, soit d’échantillons vivants, comme des champignons ou des bactéries, et ont utilisé leurs calculs d’énergie moléculaire pour cartographier la distribution statistique des réactivités des acides aminés. À partir de là, ils pourraient alors attribuer une probabilité que l’échantillon soit vivant ou non vivant.
En utilisant cette méthode sur plus de 200 échantillons vivants et non vivants, ils ont découvert qu’elle pouvait identifier correctement la vie dans 95 % des cas. « La beauté de cette approche est qu'elle est incroyablement simple », explique Carr. « C'est hautement explicable et c'est directement lié à la physique. »
La vie, si elle existe ailleurs dans l'univers, est susceptible d'être basée sur la chimie du carbone et des acides aminés, et de fonctionner selon les mêmes règles de réactivité chimique que la vie sur Terre, affirme Carr, donc cette méthode devrait fonctionner pour la vie extraterrestre, dit-il. « La vie doit intrinsèquement contrôler quand, comment et où les molécules interagissent et les réactions ont lieu, ce qui implique d'avoir des structures capables de réguler le flux d'électrons et la façon dont les choses interagissent électriquement », explique Carr.
Utiliser la réactivité des molécules pour détecter la vie n'est pas une idée nouvelle, mais mesurer la réactivité dans une distribution statistique l'est, explique Henderson Cleaves de l'Université Howard de Washington DC. La méthode pourrait faire partie d'une suite d'outils de détection de vie lors d'une future mission spatiale vers Mars ou l'une des lunes de Saturne, comme Encelade, mais elle nécessiterait un équipement capable de mesurer avec précision les molécules et leur abondance, ce qui n'est pas simple, explique Cleaves.
