Comme tout enfant en bas âge, le nourrisson Sun était une épreuve absolue. Il a donné des coups de pied et crié, fouettant l’espace autour de lui avec de puissantes super fusées éclairantes tous les quelques jours.
Il était une fois, on pensait que ces explosions auraient constitué un frein à la vie sur Terre. Mais les preuves suggèrent qu’ils ont peut-être été le déclencheur qui a tout déclenché, alors que les particules solaires sont entrées en collision avec des molécules dans l’atmosphère primitive de la Terre pour créer les éléments de base qui se combineraient plus tard pour créer la vie.
Maintenant en bombardant une réplique de l’atmosphère primordiale avec des particules solaires simulées et des éclairs dans le laboratoire, les chercheurs ont créé des acides aminés et des acides carboxyliques – deux des ingrédients de base essentiels pour les protéines et la vie.
“Nous avons, pour la première fois, montré expérimentalement que les taux de production d’acides aminés et d’acides carboxyliques dans des mélanges gazeux non réducteurs… dus à l’irradiation par les protons peuvent dépasser de manière significative les taux de production de ces molécules via les rayons cosmiques galactiques et les décharges d’étincelles”, écrivent une équipe dirigée par le chimiste Kensei Kobayashi de l’Université nationale de Yokohama au Japon.
“Cela fournit des preuves expérimentales soutenant l’importance des événements de particules énergétiques solaires dans le jeune Soleil en tant que sources d’énergie nécessaires à la synthèse des molécules biologiquement importantes déposées et accumulées dans divers contextes géologiques aquatiques de la Terre primitive.”
La Terre est le seul endroit de l’Univers sur lequel nous savons avec certitude que la vie existe. Pourtant, nous ne savons pas pourquoi il y a environ 4 milliards d’années, la chimie complexe a commencé à s’auto-répliquer comme elle l’a fait. Nous avons une idée très approximative des bases, mais les détails s’avèrent un peu difficiles à reconstituer.
Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que la foudre pouvait jouer un rôle, interagissant avec les molécules, la chaleur et l’eau pour former des acides aminés, les molécules de base sur lesquelles la vie est construite.
Les expériences semblaient suggérer que cela était exact. Lorsque les gaz censés constituer l’atmosphère primitive de la Terre ont été combinés et zappés avec des étincelles en 1953, des acides aminés se sont formés. À l’époque, nous pensions que l’atmosphère primitive de la Terre était imprégnée de grandes quantités de méthane, d’ammoniac, de vapeur d’eau et d’hydrogène moléculaire. Compte tenu de ces hypothèses, les expériences ont eu tendance à se concentrer sur les mélanges gazeux constitués de ces substances.
Cependant, des recherches ultérieures ont montré que l’atmosphère terrestre n’était pas si riche en méthane et en ammoniac après tout. Au contraire, il était dominé par les gaz produits par l’activité volcanique – le dioxyde de carbone et l’azote moléculaire, avec juste une petite quantité de méthane. Des expériences d’étincelles similaires effectuées sur ce mélange ont abouti à une production d’acides aminés très inefficace.
Il a alors été suggéré que des rayons cosmiques galactiques pourraient avoir été impliqués. Des expériences imitant ce processus ont irradié une atmosphère primitive simulée avec des protons, ce qui a entraîné une production plus appropriée d’acides aminés. Mais la question de savoir si l’irradiation des rayons cosmiques galactiques était suffisante au début du développement de la Terre pour fournir le type de chimie nécessaire à la vie restait discutable.
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Une percée a eu lieu il y a plusieurs années en 2016 lorsqu’une équipe dirigée par les scientifiques solaires Vladimir Airapetian du Goddard Space Flight Center de la NASA a décidé d’examiner de plus près le Soleil. Cela semble un peu contre-intuitif; le comportement précoce du Soleil, à première vue, ne semble pas propice à des conditions propices à la vie. Non seulement il était très grincheux, mais il était plus frais et plus faible, à seulement 70% de sa sortie actuelle.
Airapetian et son équipe ont montré que la mauvaise humeur du Soleil aurait pu compenser sa froideur, fouettant la Terre avec des super éruptions qui auraient pu réchauffer la Terre malgré la fraîcheur du Soleil et déclencher des réactions chimiques qui ont produit des molécules prébiotiques. Kobayashi, qui a passé des décennies à étudier la chimie prébiotique, a contacté Airapetian pour enquêter.
L’équipe a créé un certain nombre de mélanges de gaz simulant des atmosphères hypothétiques de la Terre primitive, contenant de l’azote moléculaire, du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau et du méthane dans diverses proportions. Ces mélanges ont été placés dans une chambre, où ils ont été soumis soit à une irradiation protonique, pour imiter l’effet des éruptions solaires, soit à des décharges électriques, pour simuler la foudre.
Les effets étaient fascinants. Les chercheurs ont découvert que le mélange devait contenir au moins 15 % de méthane pour que les étincelles produisent des acides aminés, ce qui n’est pas du tout une petite quantité. Cependant, les particules solaires simulées ont produit des acides aminés et de l’acide carboxylique avec un mélange qui ne contenait que 0,5 % de méthane.
C’est loin d’être une preuve irréfutable, mais cela suggère que l’activité solaire rampante aurait pu jouer un rôle important dans les origines de la vie. Et bien que la foudre ait pu jouer un certain rôle, c’était probablement un contributeur beaucoup moins important.
“Et même à 15% de méthane, le taux de production des acides aminés par la foudre est un million de fois inférieur à celui des protons”, explique Airapetian.
“Pendant les conditions froides, vous n’avez jamais d’éclairs, et la Terre primitive était sous un soleil assez faible. Cela ne veut pas dire qu’il ne pouvait pas provenir de la foudre, mais la foudre semble moins probable maintenant, et les particules solaires semblent plus probables.”
Cela pourrait être un indice important sur comment et pourquoi nous sommes arrivés ici, mais cela pourrait également aider les astronomes à identifier où la chimie prébiotique peut également s’être formée ailleurs. Par exemple, le rover Curiosity de la NASA a trouvé des nitrates abondants à la surface de Mars, ce qui suggère que la fixation de l’azote (combinant l’azote moléculaire avec d’autres éléments pour former des composés) était relativement efficace autrefois sur Mars. Peut-être que le Tempétueux Soleil y a aussi contribué.
La recherche a été publiée dans Life.
