Avant la vie telle que nous la connaissons, il y avait des molécules. Mais la multitude des étapes menant à cette transition est restée l'un des mystères bien-aimés de la science.
De nouvelles recherches suggèrent que les éléments constitutifs de la vie - les molécules prébiotiques - peuvent se former dans l'atmosphère des planètes, où la poussière fournit une plate-forme sûre pour se former et diverses réactions avec le plasma environnant fournissent suffisamment d'énergie nécessaire pour créer la vie.
«Si la formation de la vie est comme un puzzle - un puzzle très grand et compliqué - j'aime imaginer les molécules prébiotiques comme des pièces de puzzle individuelles», a déclaré le Dr Craig Stark, professeur à St. Andrews. «En assemblant les morceaux, vous formez des structures biologiques plus complexes, ce qui donne une image plus claire et plus reconnaissable. Et lorsque toutes les pièces sont en place, l'image résultante est la vie. »
Nous pensons actuellement que des molécules prébiotiques se forment sur les minuscules grains de glace dans l'espace interstellaire. Bien que cela puisse sembler contredire la croyance facilement acceptée selon laquelle la vie dans l'espace est impossible, la surface du grain fournit en fait un bel environnement hospitalier pour la vie car elle protège les molécules des rayonnements spatiaux nocifs.
«Les molécules se forment à la surface de la poussière grâce à l'adsorption des atomes et des molécules du gaz environnant», a déclaré Stark à Space Magazine. "Si les ingrédients appropriés pour fabriquer un composé moléculaire particulier sont disponibles et que les conditions sont réunies, vous êtes en affaires."
Par «conditions», Stark fait allusion au deuxième ingrédient nécessaire: l'énergie. Les molécules simples qui peuplent la galaxie sont relativement stables; sans une quantité incroyable d'énergie, ils ne formeront pas de nouvelles liaisons. On a pensé que la vie pourrait se former dans des coups de foudre et des éruptions volcaniques pour cette raison même.
Stark et ses collègues ont donc tourné leurs yeux vers l'atmosphère des exoplanètes, où la poussière est immergée dans un plasma plein d'ions positifs et d'électrons négatifs. Ici, les interactions électrostatiques des particules de poussière avec le plasma peuvent fournir l'énergie élevée nécessaire pour former des composés prébiotiques.
Dans un plasma, le grain de poussière absorbe rapidement les électrons libres et se charge négativement. En effet, les électrons sont plus légers, et donc plus rapides, que les ions positifs. Une fois que le grain de poussière est chargé négativement, il attirera un flux d'ions positifs, qui accélérera vers la particule de poussière et entrera en collision avec plus d'énergie que dans un environnement neutre.
Afin de tester cela, les auteurs ont étudié un exemple d'atmosphère, qui leur a permis d'examiner les différents processus qui peuvent transformer le gaz ionisé en plasma et de déterminer si le plasma entraînerait des réactions suffisamment énergétiques.
"Comme preuve de principe, nous avons examiné la séquence des réactions chimiques qui conduisent à la formation de la glycine d'acide aminé la plus simple", a déclaré Stark. Les acides aminés sont d'excellents exemples de molécules prébiotiques car ils sont nécessaires à la formation de protéines, de peptides et d'enzymes.
Leurs modèles ont montré que "les ions plasma peuvent en effet être accélérés à des énergies suffisantes qui dépassent les énergies d'activation pour la formation de formaldéhyde, d'ammoniac, de cyanure d'hydrogène et, finalement, de la glycine d'acide aminé", a déclaré Stark à Space Magazine. "Cela n'aurait peut-être pas été possible si le plasma était absent."
Les auteurs ont démontré qu'avec des températures plasmatiques modestes, il y avait suffisamment d'énergie pour former la molécule prébiotique glycine. Des températures plus élevées peuvent également permettre des réactions plus complexes et donc des molécules prébiotiques plus complexes.
Stark et ses collègues ont démontré une voie viable vers la formation d'une molécule prébiotique, et donc la vie, dans des conditions apparemment courantes. Bien que l'origine de la vie puisse rester l'un des mystères bien-aimés de la science, nous continuons à mieux comprendre, une pièce à la fois.
L'article a été accepté pour publication dans la revue Astrobiology et peut être téléchargé ici.
