Evoquer le processus prébiotique ailleurs que sur Terre, c'est entrer dans le domaine de l'exobiologie. Il est important de connaître ses applications comme ses implications. L'exobiologie est l'étude de la vie dans l'Univers et plus généralement de l'origine, de l'évolution et de la distribution de la vie, des structures et des processus qui y sont associés, dans l'Univers. L'étude des premiers stades de l'évolution chimique terrestre qui a conduit à l'apparition de la vie sur notre planète, et l'étude de la chimie et physico-chimie organique dans des environnements extraterrestres font actuellement partie des approches les plus importantes du large domaine qu'est l'exobiologie, domaine thématique hautement multidisciplinaire.
Si le terme fut inventé dans les années 60 par un certain Joshua Lederberg, le concept de l'existence d'une vie extraterrestre est lui beaucoup plus ancien. Il était déjà enseigné dans la Grèce antique. Après le Moyen Âge, il redevint progressivement populaire pour prendre de l'importance au XVIIe siècle, grâce notamment de la découverte des instruments astronomiques, lunettes puis télescopes.
A Rome, en 1600, le philosophe et théologien Giordano Bruno finit sur le bûcher pour avoir pensé que la Terre n'est pas le seul astre à abriter la vie ("L'infini de l'univers et des mondes"). En 1686, Bernard le Bovier de Fontenelle publia "Entretiens sur la pluralité des mondes". Cette idée sera relayée successivement par Huygens, Emmanuel Kant, Goethe, Pierre Simon Laplace. Mais celui qui contribua le plus à diffuser cette idée est certainement Camille Flammarion, avec des ouvrages comme "La pluralité des mondes habités", "Les mondes imaginaires", "Astronomie populaire" ou encore "Contemplations scientifiques".
Aujourd'hui, cette préoccupation est à l'ordre du jour des scientifiques. Ainsi, dans le cadre de sa politique de création et de développement de programmes nationaux interdisciplinaires, à l'initiative de son Département des Sciences de l'Univers, le CNRS a fortement encouragé la communauté scientifique française à proposer un programme d'exobiologie. Il est actuellement en cours d'élaboration.
En vue de mettre en place, dès 1998, ce programme interdépartemental (nommé "EXOBIO"), et en particulier d'en définir les grandes lignes et les thèmes prioritaires, le CNRS, avec la coordination de l'INSU (Institut National des Sciences de l'Univers) a organisé un colloque de prospective en exobiologie qui s'est tenu du 1er au 4 juillet dernier au Centre CNRS de Roscoff. Parmi les thèmes abordés, on trouve : la vie terrestre comme référence (extensions et limites), la Terre primitive et l'origine de la vie, la vie extraterrestre dans le Système solaire, la vie hors du Système solaire.
En novembre 1996, le Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS-Université d'Orléans) a réuni un séminaire consacré à "L'origine moléculaire de la vie" au cours duquel de nouvelles perspectives incluant l'exploration de Mars et de Titan ont été présentées.
Précisons que le cinquième axe de recherche de ce Centre de Biophysique, intitulé "Atmosphère et Cosmos" consiste "à reproduire en laboratoire des peptides catalytiques primitifs à partir d'acides aminés extraterrestres pour mieux comprendre les origines de la vie". Par ailleurs, la liste des colloques organisés de par le monde en 1998 sur le thème des planètes extrasolaires et autres exoplanètes est déjà longue, et la bioastronomie a le vent en poupe.
Un autre domaine scientifique aussi en pleine expansion est la planétologie comparée. C'est là, sans aucun doute, une conséquence du développement de l'exploration spatiale, d'une part, par les accès nouveaux qu'elle a ouverts dans l'étude des objets du Système solaire (domaines de longueurs d'onde accessibles, études rapprochées, exploration in situ) et d'autre part par l'étude globale qu'elle permet de la Terre considérée comme une planète. Mais c'est aussi lié à l'importance des informations sur les processus physiques et chimiques qui régissent la planète Terre, et sur l'environnement terrestre primitif, que ce nouveau domaine a pu nous fournir, grâce à l'étude des autres planètes.
L'appréhension de la physico-chimie d'autres atmosphères planétaires est une démarche à présent classique pour mieux comprendre notre propre atmosphère. En effet, le développement de la planétologie, en dévoilant l'existence d'une très grande diversité d'environnements planétaires, a offert des possibilités de comparaison, souvent très fructueuses, entre ces environnements, faisant ainsi ressortir les paramètres-clés qui gouvernent leur physico-chimie et les outils théoriques et expérimentaux nécessaires pour les étudier.
Ainsi, le LISA, laboratoire commun aux universités Paris 7 et Paris 12 associé au CNRS qui a inclus la physico-chimie organique spatiale (étude des processus et structures organiques dans des environnements planétaires extraterrestres) dans ses domaines de recherches. Ses recherches sont aussi directement liées à la préparation de la mission Cassini-Huygens. Les programmes qu'il développe se situent à l'interface de la chimie et de la planétologie.
Il s'agit en particulier d'appliquer les outils du physico-chimiste et du chimiste organicien aux environnements extraterrestres, afin de :Mais d'autres objets planétaires ont aussi un intérêt important pour l'exobiologie. La Lune est un site de choix pour un futur laboratoire d'étude et d'analyse physique et chimique de matériaux organiques extraterrestres, et pour un observatoire astrophysique et planétologique. C'est aussi une base incontournable pour les futures missions habitées vers la planète Mars. Les planètes extérieures, principalement Jupiter, Saturne et Neptune possèdent des atmosphères réductrices, riches en H2, incluant une fraction notable de méthane et une source d'azote (NH3 dans Jupiter et Saturne, NH3 ou/et N2 dans Neptune). Triton, le plus grand satellite de Neptune est aussi un objet d'intérêt exobiologique : son atmosphère, bien que ténue, composée de CH4 et N2, et sa surface faite de glaces de ces mêmes constituants, sont le siège d'une chimie organique active.
Curieusement, la plupart des dictionnaires de biologie ne fournissent pas de définition de la vie au sens biologique du terme. Cette définition de la vie telle qu'elle fut rappelée à l'ISSOL 96, le 11e Congrès international sur les Origines de la Vie qui s'est tenu à Orléans en décembre 96, peut se résumer ainsi: "Un état organique caractérisé par la capacité de reproduction, de métabolisme et de réaction aux stimulus", le métabolisme étant défini comme un "processus de dégradation et de synthèse de molécules au cours duquel de l'énergie est consommée et/ou produite".
Par cette définition, on notera qu'un "être vivant se reproduit, ce qui lui donne la possibilité de se répliquer en plusieurs copies, donc de se multiplier. La reproduction différentielle des individus engendre la possibilité de sélection, qui a joué un rôle fondamental dans l'évolution des premières formes de vie."
"Il est cependant clair, comme il est précisé dans le document de présentation de ce congrès, que l'ensemble de ces propriétés ne sont pas apparues en même temps et qu'elles ont mis un temps considérable à se mettre en place. Les premiers systèmes "vivants" étaient probablement simplement capable de se reproduire, et encore pas très fidèlement. C'est vraisemblablement dans un second temps qu'ils ont acquis des fonctions (métaboliques) plus complexes. Si bien qu'un système vivant minimum requiert la présence d'une macromolécule porteuse d'information capable de diriger sa propre synthèse."
François Raulin, professeur à l'université Paris-Val de Marne et directeur du LISA (Laboratoire Interuniversitaire des systèmes atmosphériques) et Daniel Gautier, directeur de recherche au CNRS travaillant à l'Observatoire de Paris-Meudon, sont coordinateurs scientifiques de la mission Cassini-Huygens. Ils sont aussi les auteurs d'un remarquable article intitulé "Sous le voile de Titan, des molécules organiques complexes se fabriquent à l'abri d'une épaisse atmosphère", publié par la revue "La Recherche" d'octobre dernier. François Raulin qui est chargé de coordonner les études d'exobiologie prévue dans cette mission, a mené des expériences en laboratoire visant à prédire les types de composés carbonés que l'on pourrait trouver sur Titan.
Selon lui, "les spéculations sur l'origine de la vie s'inscrivent dans un univers imaginaire. Nous ne pouvons qu'émettre des suppositions sur les composés chimiques qui existent à la surface de notre planète avant l'apparition des premières bactéries. Aujourd'hui, la possibilité se présente de découvrir enfin dans un univers réel, celui de Titan, les manipulations chimiques que les rayons solaires sont capables d'opérer dans une atmosphère primitive."
Les queues de comètes pourraient avoir disséminé de telles molécules sur notre planète au moment de sa formation. Mais la lumière ultraviolet du Soleil, les rayons cosmiques et les phénomènes de décharges électriques auraient pu aussi participer à l'élaboration de composés organiques à partir d'éléments simples existant à la surface de la Terre. (On lira avec beaucoup de profit "Les Origines cosmiques de la vie - Du Big Bang à l'Homme", ouvrage d'Armand Delsemme, président fondateur de la SAL, publié chez Flammarion dans la collection "Nouvelle Bibliothèque Scientifique", ainsi que les bulletins "Le Ciel" de septembre et octobre 96 publiant en deux parties le texte de la conférence d'Armand Delsemme sur le même thème et donnée à Liège le vendredi 14 juin précédent.)
La sonde Huygens étudiera les différents aspects de cette "alchimie" sur Titan. Un instrument américain permettra d'identifier les molécules complexes en fonction de leur masse et de leur vitesse de transfert à travers divers filtres, tandis qu'un instrument franco-autrichien prélèvera des particules dans l'atmosphère de Titan et les vaporisera dans un four en vue de leur identification.
Malgré les travaux menés depuis une centaine d'années par d'éminents scientifiques, les théories et les expériences relatives à l'origine de la vie n'ont pas abouti à des conclusions bien solides. Le mystère de la formation d'assemblage auto-suffisants d'acides nucléiques, de protéines et de lipides demeure entier. Les chercheurs sortiront peut-être de cette impasse en identifiant les précurseurs chimiques qui pourraient avoir agrémenté la soupe primitive. L'étude des comètes montre qu'il existe dans l'espace cosmique des molécules carbonnées très complexes.
"Les résultats de la mission Huygens relanceront les théories touchant à l'origine de la vie sur Terre", conclut François Raulin. "Peut-être nous conduiront-ils dans des directions inattendues".
La vie? On n'en demandera pas tant à Titan. Un simple signe de vie, un tout petit signe de vie serait, pour tous les scientifiques du monde, la plus belle des récompenses.
Pierre Bastin
1. "L'aventure de la connaissance"
(Cet article a été publié dans la revue "Le Ciel", bulletin de la Société Astronomique de Liège, de février 1998)