Exobiologie et Astrobiologie

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Par Muriel Gargaud

L’apparition de la vie sur Terre : une approche chronologique pluridisciplinaire originale et sans concession

Aborder le problème de l’origine puis du développement de la vie sur Terre, implique non seulement de reconnaître les diverses étapes qui ont conduit à l’émergence de cette propriété insolite de la matière, mais aussi de reconstituer l’ordre et la manière dont ces étapes se sont enchaînées et succédé. Dans ce contexte, les concepts de temps et de chronologie apparaissent comme fondamentaux, comme en témoigne la ligne éditoriale choisie pour l’ouvrage collectif « From Suns to Life : a chronological approach to the history of life on Earth (Ed. M. Gargaud et al., Springer, 2006).

A titre d’exemple, la présence de molécules d’acides aminés dans certaines météorites constitue un indice sérieux que des « briques élémentaires » de la matière vivante ont été disponibles très tôt dans le système solaire, voire à la surface de notre planète. Toutefois, la chimie prébiotique n’a pu démarrer qu’à partir du moment où de l’eau liquide a pu s’accumuler à la surface de la jeune Terre. L’âge de formation des premiers océans mesuré par rapport à l’époque actuelle fixera ainsi la limite au-delà de laquelle aucune forme de vie à base d’acides aminés n’a pu se développer sur la Terre, mais ne dit rien en revanche sur le moment où ce démarrage a effectivement eu lieu.

L’étude de l’origine de la vie, sur Terre ou dans l’univers, implique nécessairement une approche scientifique à l’interface de plusieurs disciplines (astronomie, minéralogie, géologie, chimie, biochimie, biologie, paléontologie etc.), qui constituent l’essence d’un domaine nouveau et difficile, qui n’a même pas encore véritablement trouvé son nom : “l’astrobiologie”, la “bioastronomie”, ou encore “l’exobiologie”. Ce n’est qu’en tenant compte des données indépendantes apportées par chacune de ces disciplines et qui agissent comme des contraintes, que l’on peut comparer entre eux les différents scénarios proposés pour expliquer la transition entre le non-vivant et le vivant sur Terre. Certaines de ces disciplines sont par nature “historiques” (astronomie, géologie et paléontologie), alors que d’autres (chimie, biologie à l’exclusion de l’étude de l’évolution) n’accordent généralement que peu d’importance au temps de l’histoire et à la chronologie. Dans ces disciplines, seule compte la durée à partir du “temps zéro” de l’expérience ou de l’observation, puisque le choix de l’origine n’affecte pas les résultats obtenus , pour autant que les conditions expérimentales restent identiques. On constate ainsi que la notion même de chronologie, regroupant les concepts de temps, d’origine du temps, de durée, de succession temporelle ainsi que la manière de manier et d’utiliser ces concepts, diffère fortement d’une discipline à l’autre.

Si on se limite par exemple à la durée des processus étudiés par chacune d’elles, les différences peuvent être spectaculaires. L’astronome et le géologue jonglent avec des millions ou des milliards d’années, et un événement “rapide” en géologie peut nécessiter des dizaines de milliers d’années. Le chimiste ou le biologiste manipule des échelles de temps qui vont de la femtoseconde à l’année. L’astronome, le géologue ou encore le paléontologue observent souvent les conséquences de séquences d’événements qui ne se sont produits qu’une seule fois dans l’histoire du système solaire, alors que le chimiste ou le biologiste peuvent reproduire ad libitum leurs expériences en laboratoire.

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Chaque discipline scientifique a ainsi développé des outils permettant de déterminer des durées, des temps absolus, des séquences temporelles, généralement sans avoir besoin de tenir compte de ce qui se faisait ou ne se faisait pas dans les autres disciplines. Depuis quelques années et à la suite de plusieurs congrès et écoles interdisciplinaires, un groupe d’environ 25 chercheurs, de cultures scientifiques très diverses mais tous intéressés par l’histoire du système solaire et l’émergence de la vie, ont ressenti la nécessité de comparer et d’harmoniser les conceptions qui étaient les leurs à propos de la chronologie et d’examiner si les outils développés par les « autres » pouvaient leur être mutuellement utiles. Il s’agit là d’une démarche pluridisciplinaire originale, voire unique, qui s’est concrétisée par la rédaction collective du livre « From suns to life : A chronological approach of the history of life on Earth ». L’ambition de cet ouvrage a été de présenter une synthèse des différentes chronologies et de raconter une histoire cohérente de la matière s’étendant sur quatre milliards d’années, depuis la naissance du Soleil jusqu’à l’apparition des eukaryotes. La gestation de l’ouvrage a été longue, car chaque auteur a confronté son approche scientifique et “sa” chronologie à celle de ses collègues. Il en est résulté des discussions parfois animées qui, le plus souvent, ont conduit à une convergence d’opinions et une homogénéisation du discours, mais qui, parfois, n’ont pas abouti. Dans ces cas, les différents points de vue ont été rapportés sans qu’aucun ne soit privilégié.

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En fin de compte, l’ouvrage présente une histoire de la Terre et de la vie qui est loin d’être linéaire et où demeurent bien évidemment de larges zones d’ombre. En particulier aucune réponse définitive n’est apportée aux questions fondamentales comme « Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? » ou encore « La vie est-elle universelle ? », mais qui pourrait croire qu’il pouvait en être autrement ? Toutefois, et de manière plus modeste, les différentes contributions font le point sur ce que l’on sait de manière certaine, sur ce qui reste objet de controverses, sur ce qui pose des problèmes qui paraissent aujourd’hui insolubles. Certaines des questions aujourd’hui ouvertes constitueront sans doute des sujets de recherche future visant soit à résoudre ces questions, soit à les reformuler de manière fondamentalement différente.

Sur le même sujet, téléchargez E-Space & Science n°13

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[1] Le géochronologiste utilisera la désintégration d’éléments radioactifs tels que U, Th, Rb, Sm… afin de déterminer l’âge « absolu » de genèse d’une roche. Le paléontologue s’intéressera prioritairement à la succession temporelle des flores ou des faunes mais se servira des données géochronologiques pour transformer son échelle relative en échelle absolue. L’astronome se trouve dans une position particulièrement favorable dans la mesure où il peut aujourd’hui reconstituer l’histoire passée du Soleil en observant aujourd’hui des nuages au sein desquels se forment des milliers d’étoiles du même type, et en observant aussi des étoiles d’âges différents qui correspondent aux phases d’évolution par lesquelles notre Soleil a du passer durant ses milliards d’années d’existence. La manière d’exprimer le temps varie elle aussi d’une discipline à l’autre, par exemple un astronome exprimera un âge par rapport à la date de formation du système solaire (pris par convention égal à celui des plus anciennes météorites) alors qu’un géologue exprimera le même âge par rapport à un temps zéro fixé lui aussi conventionnellement (l’année 1950).

[2] Autre originalité, cette publication offre aux lecteurs une frise chronologique synthétique dans laquelle sont regroupés les événements majeurs de l’histoire du système solaire et de la vie. Cette frise constitue un outil dont l’élaboration a suscité de très nombreuses discussions et vérifications de données. En effet, l’enjeu voire le pari étaient de taille puisqu’ils consistaient à résumer, en format affiche, les 400 pages de texte. Chaque élément de la frise fait référence explicite à la partie correspondante du texte, où le lecteur peut puiser toutes les informations et discussions détaillées nécessaires.

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