Nous commençons peut-être à comprendre la vie de démarrage sur Terre – et cela pourrait nous aider à le rechercher sur d'autres planètes
Les étincelles entre les gouttelettes d'eau ont peut-être commencé la vie telle que nous la connaissons
Les premières molécules nécessaires à la vie sur Terre auraient pu être créées lorsque de minuscules scintillements de «micromitelle» entre des gouttes d'eau ont déclenché les réactions chimiques nécessaires.
«C'est une nouvelle façon de réfléchir à la façon dont les éléments constitutifs de la vie ont été formés», explique Richard Zare à l'Université de Stanford en Californie.
Il y a eu un trou durable dans nos connaissances sur l'origine de la vie, en particulier à quel point les gaz simples ont réagi pour créer des molécules organiques avec du carbone et de l'azote liées ensemble, telles que les protéines et les enzymes, sur lesquelles la vie telle que nous le connaissons s'appuie.
«Si vous regardez les gaz que les gens pensaient se trouvaient sur la terre précoce, ils ne contiennent pas de liaisons en nitrogène en carbone», explique Zare. «Ce sont des gaz comme le méthane, l'eau, l'ammoniac et l'azote.»
Des expériences de Stanley Miller et Harold Urey en 1952 ont révélé que l'électricité pouvait transformer l'eau et de tels gaz en molécules organiques nécessaires, mais leur hypothèse était que l'énergie électrique provenait de la foudre.
Pourtant, le faible risque de foudre atteignant une forte concentration de gaz dans les étendues diluées des océans ou l'atmosphère signifie que beaucoup de gens n'ont jamais été convaincus qu'il était derrière l'émergence de la vie sur Terre il y a environ 4 milliards d'années.
Maintenant, Zare et ses collègues ont pulvérisé des gouttelettes d'eau dans un mélange de méthane, de dioxyde de carbone, d'ammoniac et d'azote gazeux – et ont montré que cela peut entraîner la formation de molécules organiques avec des liaisons en nitrogène en carbone, sans aucune source d'électricité externe nécessaire.
Cela fonctionne parce que les gouttelettes de la pulvérisation d'eau produisent de petites charges électriques, explique Zare. «Les plus petites gouttelettes sont chargées négativement, les plus grandes sont positivement chargées», dit-il. Ceci est dû à quelque chose appelé l'effet Lenard, dans lequel les gouttelettes d'eau, telles que celles d'une cascade, entrent en collision et se brisent, générant une charge électrique.
Ce que l'équipe a découvert en utilisant des caméras à grande vitesse, cependant, c'est que lorsque des gouttelettes à charme opposée se rapprochent suffisamment, de minuscules flashs d'électricité sautent entre eux, ce que Zare appelle Microlightning.
C'est un peu comme la façon dont l'électricité statique est générée, ou la foudre est construite et déchargée dans des nuages. «Lorsque les gouttelettes d'eau se trouvent dans des nanomètres les uns des autres, vous obtenez un champ électrique et ce champ électrique provoque la rupture», dit-il.
Les éclairs de la microliterie transportaient suffisamment d'énergie – environ 12 électronvolts – pour faire perdre un électron et réagir les molécules de gaz, générant des molécules organiques avec des liaisons en azote en carbone, y compris le cyanure d'hydrogène, la glycine acide aminé et l'uracile, l'un des composants de l'ARN.
«Il est surprenant pour moi que Microlightning puisse initier la chimie en commençant par l'azote. Cependant, les observations rapportées sont convaincantes », explique Veronica Vaida à l'Université du Colorado Boulder. «Il apporte un nouveau rôle non signalé pour l'eau dans l'origine de la vie.»
Le travail implique que de minuscules étincelles faites par des vagues ou des cascades s'écraser auraient été suffisantes pour fournir les produits chimiques nécessaires à la vie pour commencer sur cette planète, explique Zare.
Les pulvérisations d'eau sont omniprésentes et atterrissent souvent sur les rochers, ce qui permettrait aux produits chimiques organiques de s'accumuler dans leurs crevasses, dit-il. La zone se sécherait alors et se recommencerait à l'humidité. Ces cycles à séchage humide sont connus pour que les molécules plus courtes se combinent ou polymérisent en plus les plus longues.
«L'étude suggère que la micro-légumes aurait été abondante dans les environnements riches en eau de la Terre et peut avoir entraîné la chimie prébiotique, en particulier lorsque d'autres sources d'énergie, telles que la foudre ou le rayonnement UV, étaient rares», explique Kumar Vanka au National Chemical Laboratory à Pune, en Inde.
Vaida pense que l'œuvre a également des implications pour la recherche de la vie extraterrestre, qui est souvent guidée en recherchant la présence d'eau sur d'autres planètes ou lunes. Nous devrons peut-être chercher des endroits qui permettent aux minuscules gouttelettes d'eau de colliter, dit-elle.
