Astrobiologie : Weizmann (Israël) propose une nouvelle méthode pour détecter des traces de vie extraterrestre
Sommes-nous seuls dans l’univers ? Une équipe dirigée par l’institut Weizmann des Sciences propose une nouvelle méthode simple mais puissante pour détecter des traces de vie extraterrestre, que ce soit sur les lunes glacées de Jupiter, dans des météorites ou dans des échantillons martiens. En attendant qu’une créature ridée aux grands yeux, venue d’une civilisation lointaine, ne demande à être ramenée sur Terre, le premier succès dans la recherche de vie au-delà de la Terre pourrait être plus prosaïque. Un indice pourrait émerger d’une poignée de molécules dans une roche martienne, d’un grain de glace provenant d’une lune de Jupiter ou de Saturne, ou d’un panache s’élevant d’un océan scellé sous une coquille de glace. Dans une nouvelle étude, une équipe israélo-américaine dirigée par des chercheurs de l’institut Weizmann des Sciences a défini une nouvelle forme de signature de la vie.
Depuis des décennies, les scientifiques recherchent des biosignatures, des traces chimiques ou physiques qui peuvent servir d’empreintes digitales de la vie, permettant de distinguer la matière vivante de la chimie inerte. Certaines méthodes se concentrent sur les proportions de molécules lévogyres et dextrogyres, d’autres sur les rapports isotopiques. Mais l’interprétation de tels signaux exige généralement de connaître la formation et l’évolution de l’échantillon, une information rarement disponible. Les engins spatiaux ne peuvent pas embarquer tous les instruments souhaités par les scientifiques, et les échantillons extraterrestres sont rarement purs ou complets. Les radiations altèrent les molécules, la géologie peut imiter la biologie, et la matière organique peut se dégrader, se mélanger ou se contaminer au fil du temps.
Le principal défi réside dans le fait que « organique » ne signifie pas automatiquement « vivant » : les acides aminés et autres composés peuvent se former par des réactions chimiques entièrement non biologiques. « L’atout majeur de notre approche est qu’elle offre une méthode simple pour identifier la matière organique d’origine biologique, par opposition à la simple matière organique résiduelle formée dans le système solaire primitif », explique le professeur Itay Halevy, qui a dirigé l’équipe de recherche avec le Pr Yohai Kaspi, tous deux du département des sciences de la Terre et des planètes de l’Institut Weizmann.
L’étude a été menée par le Dr Gideon Yoffe, chercheur postdoctoral au sein du laboratoire de Kaspi, qui a combiné des outils issus des statistiques, de l’écologie et des sciences planétaires. L’équipe comprenait également le Dr Fabian Klenner de l’Université de Californie à Riverside et le Dr Barak Sober de l’Université hébraïque de Jérusalem. « De nombreuses méthodes actuelles de recherche de vie extraterrestre sont limitées car elles nécessitent soit un traitement complexe de la matière organique, soit des méthodes analytiques très spécifiques, des opérations actuellement impossibles à réaliser dans l’espace », explique Gideon Yoffe.
La nouvelle approche contourne ces limitations en s’appuyant moins sur la chimie complexe et davantage sur les modèles statistiques. Elle s’inspire d’une méthode initialement développée par les écologues pour caractériser la diversité des espèces animales au sein des habitats. Le Dr Yoffe, spécialiste en statistiques et en data science, l’a adaptée au domaine de l’astrobiologie. L’idée centrale est d’examiner la diversité moléculaire, en partant du principe que le vivant réorganise sa chimie en fonction de sa fonction. Cela peut parfois se traduire par une augmentation de la diversité, et parfois par une diminution. Au lieu de se concentrer sur des molécules individuelles, les chercheurs ont étudié les tendances statistiques au sein de groupes de molécules : leur répartition et leur abondance relative.
Pour tester la méthode, l’équipe a analysé plus de 100 échantillons organiques et inorganiques, notamment des matériaux provenant de roches terrestres vieilles de trois milliards d’années, des coquilles d’œufs de dinosaures et des plumes de dinosaures fossilisées piégées dans l’ambre, ainsi que des échantillons prélevés dans l’espace sur les astéroïdes Ryugu et Bennu. L’étude a débuté avec les acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. Les acides aminés peuvent se former naturellement en l’absence de vie par collisions entre molécules plus simples, mais comme ces collisions sont rares dans l’espace, la probabilité que des acides aminés complexes s’assemblent de cette manière est limitée.
Par conséquent, en chimie non vivante, les acides aminés les plus simples tendent à dominer car ils se forment plus facilement, tandis que les plus grands et les plus complexes deviennent de plus en plus rares. Le vivant fonctionne différemment. Les systèmes vivants survivent lorsqu’ils produisent les molécules qui permettent leur fonctionnement, même si la synthèse de ces molécules est énergétiquement coûteuse. Au lieu d’un assortiment aléatoire façonné principalement par le hasard, la biologie laisse donc des traces qui ne sont pas nécessairement dominées par des éléments constitutifs plus simples.
De ce fait, les échantillons de matière vivante présentent systématiquement une plus grande diversité de composition moléculaire que leurs homologues non vivants. Cette distinction se vérifie non seulement pour les acides aminés, mais aussi pour les acides gras, ce qui indique que ce signal de diversité reflète une signature biosynthétique fondamentale. « La vie produit les éléments constitutifs dont elle a besoin pour fonctionner », résume Itay Halevy. Cette méthode a été créée dans le cadre d’un projet de mission israélien appelé Eureka. Yohai Kaspi, Itay Halevy, Gideon Yoffe et leurs collaborateurs développent ce concept en collaboration avec l’industrie aérospatiale israélienne.
D’une certaine manière, ce travail rassemble de nombreuses pistes de recherche de vie extraterrestre : les télescopes qui lisent la lumière des étoiles à travers des atmosphères lointaines, les sondes spatiales qui visitent astéroïdes et comètes, les météorites qui arrivent dans les laboratoires terrestres et les rovers qui forent la roche ancienne. La découverte d’une vie extraterrestre redéfinirait probablement la notion de « premier contact ». Il n’y aurait peut-être ni voix ni salut des étoiles, du moins pas au début ; la rencontre pourrait commencer discrètement, au sein d’un ensemble de données, à travers des motifs dans un ensemble de molécules. Mais elle n’en serait pas moins spectaculaire. « Depuis mon enfance, je suis fasciné par tout ce qui touche à la recherche de vie au-delà de la Terre », explique Gideon Yoffe. « Une telle détection serait l’une des découvertes scientifiques les plus passionnantes jamais réalisées. »
Publication dans Nature Astronomy
Traduit et adapté par Esther Amar pour Israël Science Info
