Y a-t-il de la vie sur Titan, la plus grande lune de Saturne ? En tout cas, les chercheurs ont détecté dans son atmosphère dense, où s'opère une chimie complexe, des ingrédients précurseurs de la vie.

Titan se trouve en orbite autour de Saturne, à environ 1,3 milliard de kilomètres de notre étoile, donc loin, très loin de la zone habitable du Système solaire. Il n'en demeure pas moins un des astres qui captivent le plus les astronomes et les astrobiologistes du monde entier (de même qu'Encelade, également autour de Saturne, Europe, autour de Jupiter, et, bien sûr, Mars).

Les raisons ? Ce satellite de quelque 5.150 km de diamètre est enveloppé d'une épaisse atmosphère dont la composition n'est pas sans rappeler celle de la Terre primitive... Pour les chercheurs qui aimeraient connaître les recettes ayant conduit à l'apparition du vivant, c'est donc comme s'ils avaient un laboratoire à leur portée : un monde où, dans ses brumes orangées, se développe une chimie prébiotique. L'aubaine pour les scientifiques est que cela se passe près de chez nous et, peut-on imaginer, aussi ailleurs, autour de millions d'autres soleils.

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Sur ce satellite où la température moyenne est de -180 °C, les sources d'énergie qui transforment l'azote et le méthane, principaux composés de son atmosphère, sont les particules solaires et les particules énergétiques de la magnétosphère de la géante Saturne. Ensemble, ils produisent une chimie organique complexe, à l'origine d'ingrédients précurseurs de la vie, comme cela a pu se passer sur Terre au début de son histoire.

Comment produire des molécules organiques complexes ?

Dans un article qui vient de paraître dans The Astrophysical Journal Letters, une équipe rapporte avoir découvert, par le truchement de l'instrument Caps (Cassini's Plasma Spectrometer) de la sonde Cassini — lors de l'un de ses survols entre 900 et 1.300 km au-dessus de la surface de Titan —, des « anions de la chaîne carbonée ». Il y a encore quelques années, personne ne s'attendait vraiment à trouver ces espèces chargées négativement dans ce milieu. En effet, très réactifs, les anions étaient supposés se recombiner rapidement. Fait particulièrement intéressant : ceux qui ont été détectés sont des molécules linéaires pouvant permettre de construire des molécules plus complexes, qui pourraient servir de base à une vie primitive.

« Nous avons fait la première identification sans ambiguïté des anions de la chaîne carbonée dans une atmosphère planétaire, raconte Ravi Desai de l'University College de Londres (UCL), ce qui, selon nous, est un tremplin vital dans la chaîne de production de molécules organiques de plus en plus grandes et complexes, telles que les grandes particules dans la brume de cette lune. Il s'agit d'un processus connu dans le milieu interstellaire, poursuit l'auteur principal de ces recherches, mais maintenant, nous l'avons vu dans un environnement complètement différent, ce qui signifie qu'il pourrait représenter un processus universel pour la production de molécules organiques complexes ». Alors, est-ce que cela pourrait se produire ailleurs ?

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Pour son collègue de l'UCL, Andrew Coates, membre de l'équipe de l'instrument Caps et coauteur de l'étude, « la perspective d'une voie universelle menant aux ingrédients de la vie a des implications en ce qui concerne [...] la quête de la vie dans l'univers. Titan est un exemple local d'une chimie exotique et passionnante dont nous avons beaucoup à apprendre ».

Du cyanure de vinyle découvert dans l’atmosphère de Titan

Autre découverte importante concernant Titan : le réseau de radiotélescope Alma a détecté de grandes quantités de cyanure de vinyle (C₂H₃CN) dans l'atmosphère du plus grand satellite de Saturne. Des simulations avaient montré il y a peu que cette molécule était le meilleur candidat dans cet environnement pour former les membranes cellulaires les plus stables. Sa présence était déjà suspectée via les observations spectroscopiques de Cassini mais, cette fois, les chercheurs en ont acquis la certitude.

Les modèles de transfert radiatif estiment que la concentration de la molécule est la plus élevée à environ 200 km d'altitude, en accord avec les modèles de photochimie. Les auteurs de l'étude publiée dans Science Advances n'excluent pas que des « pluies » entraînent du cyanure de vinyle vers les sols, et, par conséquent, jusqu'aux mers et lacs de méthane liquide. Selon eux, la grande Ligeia Mare pourrait contenir assez de cette molécule pour former jusqu'à 10 millions de membranes par cm³.

POUR EN SAVOIR PLUS

Des molécules prébiotiques pourraient se former dans l'atmosphère de Titan

Article de Rémy Decourt publié le 14 octobre 2010

Une équipe internationale a montré que des molécules organiques complexes peuvent se former dans la haute atmosphère de Titan. Une avancée qui pourrait bien aider à comprendre comment la vie est apparue sur la Planète bleue.

Une équipe de chercheurs (dont ceux du laboratoire de planétologie de Grenoble et du laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales de Versailles), menée par Sarah Horst du Lunar and Planetary Laboratory de l'université de l'Arizona, a simulé dans une enceinte les réactions chimiques susceptibles de se produire dans l'atmosphère de Titan. L'objectif était de voir les conséquences du rayonnement intense qui atteint les couches supérieures de cette atmosphère et de sa capacité à briser des molécules jusqu'alors considérées comme étant très stables, leur permettant ensuite de réagir pour former de nouveaux édifices moléculaires inattendus.

Ces chercheurs ont découvert que les réactions chimiques à l'œuvre dans l'atmosphère de Titan génèrent des molécules organiques complexes comme des acides aminés et des bases nucléotidiques, qui sont les briques de base de la vie sur Terre. Les molécules découvertes sont les cinq bases nucléotidiques utilisées par toutes les formes de la vie sur Terre (cytosine, adénine, thymine, guanine et uracile) et deux petits acides aminés, la glycine et l'alanine.

Des synthèses de molécules organiques qui n’ont pas besoin de surfaces

Cette expérience démontre qu'il est possible de fabriquer des molécules complexes sans apport d'eau liquide et dans un milieu purement gazeux. Des molécules organiques peuvent donc se former sans qu'il existe de surface solide disponible. Pour l'exobiologie, une telle possibilité ouvre des perspectives intéressantes. Les hypothèses communément admises pour expliquer l'apparition des molécules primordiales de la vie terrestre font en effet appel à des phénomènes se déroulant à la surface de matériaux, comme les argiles. 

Cette étude suggère que non seulement l'ionosphère de Titan pourrait être un réservoir de molécules prébiotiques qui pourrait servir de tremplin à la vie, mais peut également offrir de nouvelles perspectives sur l'émergence de la vie sur Terre. Cette vie se serait produite environ 3,8 milliards d'années auparavant dans les océans, demeurant à un stade unicellulaire (bactéries) pendant près de 3 milliards d'années, avant d'accéder au stade pluricellulaire il y a 800 millions d'années.

La possibilité qu'un milieu atmosphérique riche en molécules organiques et dépourvu d'eau et d'oxygène libre puisse conduire à la formation de petites molécules (dont les bases nucléiques et des acides aminés), laisse penser que la fameuse théorie de la soupe primordiale pourrait être revue.

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