K'fête des sciences : Exobiologie
Voici le résumé de la première édition de la K’fête des sciences à l’Université de Cergy-Pontoise.
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Les associations étudiantes REMED et UCP Astro ont organisé mardi 13 décembre 2005 de 12 h à 13 h 30 dans le Restaurant Universitaire du site de Saint-Martin de l'Université de Cergy-Pontoise leur première K'FETE DES SCIENCES ! Basé sur le principe des Bars Des Sciences qui consiste à parler sciences, autour d'un verre (et de cacahouètes), dans un cadre convivial. |
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Pour cette première édition le thème de l'exobiologie (la vie extraterrestre) a été choisi. Le bilan de cette première édition est relativement bon, car même si le public ne semblait composé que de membres des associations REMED et UCP Astro (nous !) et de quelques professeurs, il en est ressorti une petite conférence bien sympathique avec un débat intéressant et de qualité. Pour une première, c’est plutôt pas mal, et cela augure un bon avenir à ce concept, une fois qu’il sera rodé… |
Nos intervenants étaient :
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Comment peut-on définir l’exobiologie ?
Raulin : C’est un mot qui a été inventé il y a une quarantaine d’années, à l’époque de l’exploration lunaire. On se demandait alors quels étaient les éventuels risques d’une contamination par les échantillons ramenés lors des expéditions lunaires.
Pour définir le terme, on peut dire que c’est l’étude de la vie extraterrestre.
Dulieu : C’est un terme plutôt anglo-saxon qui est utilisé pour « gagner de l’argent » ! On l’utilise auprès des politiques pour avoir des subventions, car ça fait plus exotique ! On utilise davantage le terme d’ « astrobiologie ».
Si on définit l’exobiologie comme une étude de la vie (extraterrestre), comment peut-on définir la vie ?
Dulieu : On ne peut pas définir exactement la vie, du moins pas encore. Mais les scientifiques s’entendent sur certains points, le premier étant la reproduction.
En chimie cela correspond à un système auto catalytique : il se reproduit de lui-même.
Exemple : le feu. Le feu se reproduit, se déplace. Comme un être vivant.
Mais on ne peut pas dire pour autant que le feu soit réellement vivant, car il manque quelque chose : il ne se reproduit pas lui-même, car il ne possède pas d’information intrinsèque. Le feu en lui-même n’a pas l’information pour se reproduire. Tout dépend du support, c’est le papier ou le bois qui va permettre au feu de se reproduire.
Après, certains rajoutent encore d’autres conditions pour définir la vie. Doit-il y avoir une membrane ? Doit-il y avoir de l’ARN ?
Raulin : Il y a la condition de la réplication, mais il faut aussi parler des propriétés d’adaptation. Car ce qui est sûr c’est que si on verse un seau d’eau sur le feu, il meurt, il s’éteint !
C’est le principe de l’évolution darwinienne, pour s’adapter, les êtres vivants doivent être modifiés. Et les adaptations successives provoquent une augmentation du nombre d’informations intrinsèques à l’espèce.
Où en l’exobiologie aujourd’hui ?
Raulin : Il y a eu quelques alertes ces dernières années dont la fameuse météorite d’origine martienne qui est tombée en Antarctique et qui contiendrait des traces de vie martienne. On sait aujourd’hui que ce n’est pas le cas.
Mais il existe des pistes, et Mars est en première ligne. Malheureusement aucune mission à ce jour n’est allée suffisamment loin. En effet pour espérer trouver des indices intéressants, il faudrait creuser au moins à un mètre de profondeur dans le sol martien. Mais le débat reste ouvert.
Il existe aussi la piste d’Europe, mais c’est une cible à plus long terme.
On peut se tourner également vers les planètes extra-solaires, à la recherche de signature de vie.
Et il y a le programme SETI ( Search for ExtraTerrestrial Intelligency) qui est un système informatique ayant pour but de traiter les signaux radio en provenance de l’espace pour tenter d’y découvrir un signal émis par une forme de vie extraterrestre intelligente.
Y’a-t-il d’autres méthode pour étudier la vie extraterrestre ?
Dulieu : Il faut savoir que la vie présente sur Terre est déjà fascinante. Toute la surface de notre planète est recouverte de vie, il n’existe quasiment pas d’endroit où la vie n’existe pas. On en trouve partout, il y a des bactéries même en milieu hostile. Et c’est un point très encourageant pour les recherches.
Dans l’espace, l’indice que l’on étudie est la présence d’oxygène O2, car on sait à présent qu’une atmosphère contenant cet élément en grande quantité implique la présence de la vie. C’est donc l’oxygène que l’on cherche à déceler. Ce sera notamment l’un des objectifs du projet de réseau de télescopes Darwin.
Est-ce que l’on recherche des formes de vie qui ressemblent à ce qu’on connait ?
Raulin : Les recherches prennent la direction d’une vie basée sur l’eau liquide et sur la matière carbonée, comme ce qu’on l’on connait sur Terre. Des hypothèses avaient été faites sur la possibilité d’une vie basée non pas sur le carbone mais sur le silicium, ou encore basée sur le méthane à la place de l’eau… Aujourd’hui ne sont pas des pistes privilégiées.
On pense qu’une vie basée sur le silicium pourrait être possible avec un autre solvant que l’eau, l’ammoniac par exemple. Mais cela concerne un domaine de température éloigné de ce qu’on peut percevoir.
On se concentre donc sur les mêmes conditions que celles que nous avons sur Terre, mais ça n’implique pas une ressemblance. De plus si nous avons tous les mêmes nucléotides sur Terre, rien n’impose que ces mêmes nucléotides apparaissent ailleurs, ils pourront très bien être différents !
L’expérience de Miller a montré qu’on pouvait reproduire les briques de la vie.
Raulin : L’expérience de Stanley Miller au début des années 1950 a en effet montré que l’on pouvait créer les briques de la vie à partir d’éléments extrêmement simple et d’énergie. L’expérience de Miller a permis de reconstituer ce qu’on pensait être les conditions atmosphériques de la Terre primitive et a recréé ces briques de la vie que sont les acides aminés !
Mais on pense à présent que l’atmosphère terrestre était assez différente de celle reconstituée dans cette expérience. Les concentrations des éléments devaient être différentes. On en tire la conclusion que la vie n’est donc pas apparue dans l’atmosphère terrestre.
Mais il existe différents scénarii d’apparition de ces acides aminés sur Terre. Les sources hydrothermales sont de bons candidats par exemple pour voir la création de ces acides aminés sur Terre.
Ce qui est sûr c’est, que ces acides aminés soient apparus sur Terre ou apporté depuis l’espace, qu’on s’accorde à dire que la « cuisine » de la vie s’est faite sur Terre. Les briques ont pu venir de l’espace, mais la vie n’est pas venue de l’extérieur. Elle est apparue dans un long processus qui a vu apparaitre les premières membranes cellulaires avec l’association de molécules hydrophiles et hydrophobes.
Pensez-vous que le champ magnétique terrestre ait eu une influence, par exemple lors de la première réplication ?
Dulieu : On ne pense rien ! Ce qui est certain c’est que le champ magnétique a une grande influence sur la Terre en elle-même, sur le climat et la protection qu’il offre à la Terre et la vie présente.
Raulin : Le champ magnétique est une formidable protection pour notre atmosphère, sinon elle « s’évaporerait » à cause du vent solaire. C’est ce qui a du arrivé sur Mars et ce qui explique qu’elle n’ait quasiment plus d’atmosphère.
Et les inversions du champ magnétique ?
Dulieu : On ignore le rôle que ces inversions auraient pu avoir. Mais à titre de comparaison, il faut savoir que les marées sont beaucoup plus puissantes, donc à ce niveau tout peut jouer. Mais les modèles proposés aujourd’hui ne tiennent pas compte d’une influence directe du champ magnétique.
On parle d’exobiologie à propos de l’apparition de la vie sur Terre, mais quel est le lien entre l’espace et la Terre ?
Dulieu : On trouve des acides aminés dans les météorites. De plus tous les acides aminés sur Terre ont une chiralité* gauche qui existe également sur les météorites. Et il faut rappeler que l’eau de notre planète vient du milieu stellaire…
Grace à la collecte de micrométéorites, on sait qu’il y a une connexion directe entre la Terre et le milieu stellaire. A l’époque de l’apparition de la vie, il y avait une très importante activité météoritique.
La plupart des ingrédients ont donc pu venir de l’espace. L’activité tellurique de notre planète a permis ensuite de conserver l’atmosphère et donc la vie.
NDLR :
* ISOMÉRIE ET CHIRALITÉ
Des molécules qui ont la même formule brute, tout en étant organisées différemment dans l’espace sont des isomères. Elles peuvent alors présenter des caractéristiques chimiques et une réactivité différentes. Si deux isomères présentent une architecture telle que l’un est le miroir de l’autre, ce sont des énantiomères. On dit qu’une molécule est chirale si elle n’est pas superposable avec son image dans un miroir plan. C’est Pasteur qui introduisit cette définition. En pratique, une molécule est chirale lorsqu’elle ne possède ni plan de symétrie ni centre de symétrie. Une molécule chirale est optiquement active : elle fait tourner le plan de polarisation de la lumière vers la droite ou vers la gauche.
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Y’a-t-il une chance de trouver la vie sur les exoplanètes ?
Raulin : Une exoplanète est une planète gravitant autour d’une autre étoile. Pour l’instant nous n’en avons trouvé que de type jovien (comme Jupiter) qui sont des géantes de gaz, à la différence de la Terre ou Mars. Ces exoplanètes sont donc assez peu intéressantes sur ce thème. Il faudrait trouver des planètes telluriques ou des satellites à ces planètes gazeuses. Mais ce sont des objets bien plus petits et pas détectables pour l’instant.
C’est pour cela qu’il existe des projets de mission d’études des exoplanètes, ou encore des projets comme Darwin qui consiste à mettre en place un réseau de télescopes en orbite. Darwin constituerait alors un instrument interférométrique de haute précision qui serait capable de repérer les petites exoplanètes et d’étudier leur atmosphère, notamment leur composition…
La composition atmosphérique nous renseigne en effet sur la possibilité de la présence de vie sur une planète.
Par exemple la présence d’eau, de dioxyde de carbone et d’ozone (H2O, CO2, O3) indique une bonne chance de trouver de la vie. Et si en plus on trouve du méthane (CH4), le signe est encore plus fort car un mélange d’ozone et de méthane constitue un système hors équilibre, ce qui implique la présence d’un autre système maintenant cet état de non-équilibre (des organismes vivants).
Dulieu : Ce système d’interférométrie permettra également de s’affranchir de l’image de l’étoile autour de laquelle tourne l’exoplanète ce donnera une meilleure résolution et donc de meilleurs résultats.
Et le fait de placer ce réseau de télescope en orbite permet de ne pas avoir à subir les effets de notre atmosphère qui limite ce qu’on peut observer. On ne peut pas détecter depuis la Terre une atmosphère contenant de l’eau si on a devant notre télescope notre propre atmosphère qui est pleine de vapeur d’eau !
Il y a actuellement la sonde Huygens sur Titan, sa mission était-elle de chercher la vie sur Titan ?
Raulin : Titan a une atmosphère principalement composée d’azote et de méthane, et il fait -180 °C à la surface, ce qui n’est pas particulièrement propice à la présence de vie. Toutefois, la structure interne du satellite de Saturne suggère la présence d’eau liquide en profondeur, on ne peut donc pas exclure la présence de vie sur Titan.
On sait que l’activité biologique provoque un enrichissement en Carbone 12 dans l’atmosphère, sans doute parce que c’est l’isotope stable le plus léger du carbone. Or le rapport entre le 12C et le 13C mesuré par la sonde Huygens rend peu probable la présence de vie sur Titan.
Mais il faut préciser que le but de cette mission n’était pas de trouver ou non de la vie, mais de mieux comprendre la chimie organique.
La place de la Terre dans le Système Solaire a-t-elle eu une importance dans l’apparition de la vie ?
Dulieu : Il y a eu plusieurs réponses dans l’histoire. Aujourd’hui, on a tendance à accorder beaucoup moins d’importance à la position d’une planète dans un système solaire. On a vu que la position ne jouait pas sur la présence d’oxygène O2 car cet éléments vient déjà des organismes vivants.
On pensait également que les planètes proches de l’étoile étaient toujours des planètes rocheuses, on sait maintenant que ce n’est pas une règle car l’étude des exoplanètes nous a montré qu’il existait des planètes géantes gazeuses très proches de leur étoile. Cela montre que la position n’est plus essentielle à l’existence de H2O, car ces planètes sont essentiellement composées d’hydrogène (NDLR : là j’ai un peu perdu l’explication pour passer à H2O). Le type « Terre » n’est donc pas la seule solution.
Y’a-t-il d’autres cibles pour la recherche de la vie dans le Système Solaire ?
Raulin : Il y a bien sûr Mars qui est sans doute la cible la plus accessible à court terme et vers laquelle on va continuer d’envoyer régulièrement des missions. Ensuite nous avons Europe qui est un satellite de Jupiter et qui possède un océan interne piégé sous une surface de glace. Deux autres satellites de Jupiter présenteraient une telle caractéristique : Callisto et Ganymède, mais Europe reste plus intéressante car l’eau serait à une plus faible profondeur.
Pour étudier Europe, on peut s’intéresser et observer les émanations de gaz de celle-ci. Une autre approche beaucoup plus efficace consisterait à envoyer une sonde chargée d’effectuer un forage pour atteindre l’océan d’eau liquide. Mais pour l’instant une telle mission n’est pas encore possible au niveau technique, sans compter sur le problème éthique d’un tel forage : aurait-on le droit de risquer de contaminer un milieu abritant potentiellement la vie avec des organismes venant de la Terre ?
Même si pour une sonde, le risque est quasiment inexistant du fait de l’exposition au vide spatial et aux radiations solaires. Mais le problème reste posé pour d’éventuelles missions habitées dans le futur, que ce soit pour Europe ou pour Mars, ou pour tout autre environnement extraterrestre.
Pour finir sur les objets du Système Solaire pouvant potentiellement abriter la vie, nous avons le cas de Titan, qui comme nous l’avons vu, est un candidat de moins en moins probable.
Qu’en est-il de l’état de la recherche du côté du programme SETI ( Search for ExtraTerrestrial Intelligency) ?
Dulieu : Le programme SETI a pour but de détecter des signes d’intelligences, c’est également le premier projet à mettre à contribution des particuliers tranquillement installés chez eux avec le projet SETI@home qui repose sur le partage des ressources informatiques : pendant que vous n’utilisez pas votre ordinateur, et avec un petit programme et une connexion internet vous donnez de la puissance de calcul ce qui permet de traiter l’immense quantité d’informations collectées.
Le principe de SETI est donc de trouver un signal intelligent parmi des signaux radio captés de manière aléatoire. Autant dire rechercher une aiguille dans une immense botte de foin ! Et c’est là le problème ! Car cette recherche dépend de plusieurs paramètres. Il y a tout d’abord la direction qui correspond à trois dimensions spatiales, on doit regarder dans une direction précise, on ne peut pas étudier en même temps les signaux qui viennent de l’ensemble de la voute céleste ! Il y a ensuite le temps, il faut espérer pointer dans la bonne direction au bon moment pour capter un signal intelligent qui arriverait sur la Terre. Et enfin il y a la fréquence, car là encore on ne peut pas étudier au même moment toute la gamme de fréquence reçue depuis la même direction… Pour ce qui est de la fréquence, on peut limiter la recherche à une gamme de fréquence plus réduite, que l’on appelle la fenêtre de l’eau, car c’est une partie du spectre pour laquelle l’atmosphère provoque le moins de perturbations. C’est d’ailleurs dans cette gamme d’onde que nous avons envoyé un message vers l’espace il y a quelques années. Si une civilisation extraterrestre tente une expérience similaire, il y a de fortes chances qu’elle le fasse dans cette même gamme, mais encore faut-il qu’elle envoie son signal dans notre direction !
Donc vous l’aurez compris, les chances de détecter un tel signal sont très faibles…
Note : Les propos rapportés dans cet article sont des propos adaptés à partir des notes que j’ai prises. Les propos attribués à chaque intervenant ne sont donc pas leurs paroles exactes, mais une adaptation de ce qu’ils ont dit, et que j’ai essayé de rendre le plus fidèle possible. J’espère que personne ne voit d’objection à cette manœuvre.
Malheureusement (et j’espère que ce n’est pas le cas), il se peut que j’ai déformé un peu leurs propos ou que j’ai fait une erreur en recopiant cet article. J’ai essayé de restituer l’essentiel ce qui a été dit sans pour autant en rajouter.
Si vous avez un doute, ou que vous voulez discuter sur ce thème, venez sur notre forum !
La prochaine fois, on essaiera d’enregistrer la conférence pour plus de fidélité !
Résumé par Mickaël
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