Comment les astrobiologistes peuvent-ils retrouver la vie extraterrestre? Dans la vie de tous les jours, nous n'avons généralement aucun problème à dire qu'un chien ou un rosier est une chose vivante et qu'un rocher ne l'est pas. Dans la scène climatique du film "Europa Report", nous pouvons dire en un coup d'œil que la créature à plusieurs tentacules découverte en train de nager dans l'océan de la lune de Jupiter Europa est vivante, compliquée et très probablement intelligente.
Mais à moins que quelque chose nage, marche, rampe ou glisse devant les caméras d'un vaisseau spatial d'observation, les astrobiologistes sont confrontés à un travail beaucoup plus difficile. Ils doivent concevoir des tests qui leur permettront de déduire la présence de la vie microbienne extraterrestre à partir des données des engins spatiaux. Ils doivent être capables de reconnaître les traces fossiles de la vie extraterrestre passée. Ils doivent être en mesure de déterminer si les atmosphères de planètes lointaines encerclant d'autres étoiles contiennent les traces révélatrices de formes de vie inconnues. Ils ont besoin de moyens d'inférer la présence de la vie à partir de la connaissance de ses propriétés. Une définition de la vie leur dirait quelles sont ces propriétés et comment les rechercher. Ceci est le premier d'une série en deux parties explorant comment notre concept de vie influence la recherche de la vie extraterrestre.
Qu'est-ce qui distingue les êtres vivants? Pendant des siècles, les philosophes et les scientifiques ont cherché une réponse. Le philosophe Aristote (384-322 avant JC) a consacré beaucoup d'efforts à disséquer les animaux et à étudier les êtres vivants. Il supposait qu'ils avaient des capacités spéciales distinctives qui les distinguaient des choses qui ne sont pas vivantes. Inspiré par les inventions mécaniques de son temps, le philosophe de la Renaissance René Descartes (1596-1650) croyait que les êtres vivants étaient comme des machines à mouvement d'horlogerie, leurs capacités particulières dérivant de la façon dont leurs pièces étaient organisées.
En 1944, le physicien Erwin Schrödinger (1887-1961) écrivait Qu'est ce que la vie? Dans ce document, il a proposé que les phénomènes fondamentaux de la vie, y compris même la façon dont les parents transmettent leurs traits à leur progéniture, puissent être compris en étudiant la physique et la chimie des êtres vivants. Le livre de Schrödinger a été une inspiration pour la science de la biologie moléculaire.
Les organismes vivants sont constitués de grandes molécules complexes avec des squelettes d'atomes de carbone liés. Les biologistes moléculaires ont pu expliquer nombre des fonctions de la vie en termes de ces molécules organiques et les réactions chimiques qu'elles subissent lorsqu'elles sont dissoutes dans l'eau liquide. En 1955, James Watson et Francis Crick ont découvert la structure de l'acide désoxyribonucléique (ADN) et ont montré comment il pouvait être le réservoir d'informations héréditaires transmises du parent à la progéniture.
Bien que toutes ces recherches et théories aient considérablement amélioré notre compréhension de la vie, elles n’ont pas produit une définition satisfaisante de la vie; une définition qui nous permettrait de distinguer de manière fiable les choses qui sont vivantes de celles qui ne le sont pas. En 2012, le philosophe Edouard Mahery a soutenu qu'il était impossible et inutile de proposer une définition unique de la vie. Les astrobiologistes s'en sortent du mieux qu'ils peuvent avec des définitions qui sont partielles et qui ont des exceptions. Leur recherche est conditionnée par notre connaissance des spécificités de la vie sur Terre; la seule vie que nous connaissons actuellement.
Ici sur Terre, les êtres vivants se distinguent par leur composition chimique. Outre le carbone, les éléments hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre sont particulièrement importants pour les grandes molécules organiques qui composent la vie terrestre. L'eau est un solvant nécessaire. Puisque nous ne savons pas avec certitude ce qui pourrait être possible d'autre, la recherche de la vie extraterrestre suppose généralement que sa composition chimique sera similaire à celle de la vie sur Terre.
Faisant usage de cette hypothèse, les astrobiologistes accordent une haute priorité à la recherche d'eau sur d'autres corps célestes. Les preuves des engins spatiaux ont prouvé que Mars avait autrefois des plans d'eau liquide à sa surface. Déterminer l'histoire et l'étendue de cette eau est un objectif central de l'exploration de Mars. Les astrobiologistes sont excités par les preuves des océans souterrains d'eau sur la lune de Jupiter Europa, la lune de Saturne Encelade, et peut-être sur d'autres lunes ou planètes naines. Mais alors que la présence d'eau liquide implique des conditions appropriées pour une vie semblable à la Terre, cela ne prouve pas qu'une telle vie existe ou ait jamais existé.
Les produits chimiques organiques sont nécessaires à une vie semblable à la Terre, mais, comme pour l'eau, leur présence ne prouve pas que la vie existe, car les matières organiques peuvent également être formées par des processus non biologiques. En 1976, les deux atterrisseurs Viking de la NASA ont été le premier vaisseau spatial à effectuer des atterrissages réussis sur Mars. Ils portaient un instrument; appelé le chromatographe en phase gazeuse-spectromètre de masse, qui a testé le sol pour les molécules organiques.
Même sans vie, les scientifiques s'attendaient à trouver des matières organiques dans le sol martien. Les matières organiques formées par des processus non biologiques se trouvent dans les météorites carbonées, et certaines de ces météorites auraient dû tomber sur Mars. Ils ont été surpris de ne rien trouver du tout. À l'époque, l'incapacité à trouver des molécules organiques était considérée comme un coup majeur à la possibilité de vie sur Mars.
En 2008, l'atterrisseur Phoenix de la NASA a découvert une explication de la raison pour laquelle Viking n'avait pas détecté de molécules organiques. S'il est constaté que le sol martien contient des perchlorates. Contenant de l'oxygène et du chlore, les perchlorates sont des agents oxydants qui peuvent décomposer les matières organiques. Alors que les perchlorates et les molécules organiques pouvaient coexister dans le sol martien, les scientifiques ont déterminé que le chauffage du sol pour l'analyse Viking aurait entraîné la destruction des perchlorates de toute matière organique qu'il contenait. Le sol martien peut, après tout, contenir des matières organiques.
Lors d'un point de presse en décembre 2014, la NASA a annoncé qu'un instrument embarqué à bord du rover Curiosity Mars avait réussi à détecter pour la première fois de simples molécules organiques sur Mars. Les chercheurs pensent qu'il est possible que les molécules détectées soient des produits de dégradation de molécules organiques plus complexes qui ont été décomposées par les perchlorates au cours du processus d'analyse.
La composition chimique de la vie terrestre a également guidé la recherche de traces de vie dans les météorites martiennes. En 1996, une équipe d'enquêteurs dirigée par David McKay du Johnson Space Center à Houston a rapporté des preuves qu'une météorite martienne trouvée à Alan Hills en Antarctique en 1984 contenait des preuves chimiques et physiques de la vie martienne passée.
Il y a eu depuis des allégations similaires concernant d'autres météorites martiennes. Mais, des explications non biologiques pour de nombreuses découvertes ont été proposées, et l'ensemble du sujet est resté plongé dans la controverse. Les météorites n'ont jusqu'à présent pas fourni le type de preuves nécessaires pour prouver l'existence d'une vie extraterrestre hors de tout doute raisonnable.
Après Aristote, la plupart des scientifiques préfèrent définir la vie en fonction de ses capacités plutôt que de sa composition. Dans le deuxième volet, nous explorerons comment notre compréhension des capacités de la vie a influencé la recherche de la vie extraterrestre.
Références et lectures complémentaires:
N. Atkinson (2009) Perchlorates and Water Make for Potential Habitable Environment on Mars, Space Magazine.
S. A. Benner (2010), Définir la vie, Astrobiologie, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012), Pourquoi j'ai cessé de m'inquiéter de la définition de la vie… et pourquoi vous devriez aussi, Synthese, 185:145-164.
L.J. Mix (2015), Defending definitions of life, Astrobiologie, 15 (1) affiché en ligne avant la publication.
T. Reyes (2014) Curiosity Rover de la NASA détecte du méthane, des matières organiques sur Mars, Space Magazine.
S. Tirard, M. Morange et A. Lazcano, (2010), The definition of life: A brief history of an insaisissable effort scientifique, Astrobiologie, 10(10):1003-1009.
Les atterrisseurs Viking Mars ont-ils trouvé les éléments constitutifs de la vie? La pièce manquante inspire un nouveau regard sur le puzzle. Science Daily Featured Research 5 septembre 2010
Le rover de la NASA trouve la chimie organique active et ancienne sur Mars, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, News, 16 décembre 2014.
Europa: Ingredients for Life ?, Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace.
