De la glycine dans les comètes.

De la glycine dans les comètes ?

Par Hervé Cottin, Astrochimiste au LISA

Dans un article à paraître dans Meteoritics and Planetary Science, une équipe du NASA Goddard Space Flight Center, annonce la détection de la glycine dans les échantillons cométaires rapportés sur Terre en 2006 par la mission Stardust [1]. En 2004, la sonde américaine Stardust était passée à moins de 250 km de la comète Wild 2 pour collecter « en douceur », grâce à des panneaux contenant un aérogel, des poussières cométaires qui furent ensuite enfermées dans une capsule puis parachutées sur Terre, en janvier 2006.

Cette découverte avait déjà été annoncée en 2006 lors de la publication des résultats préliminaires de la mission Stardust [2]. Mais les auteurs étaient alors très prudents, et se demandaient s’il ne s’agissait pas d’une contamination terrestre car la glycine est une molécule très abondante sur Terre. Le seul moyen de s’assurer du caractère extraterrestre de la molécule : mesurer l’abondance d’un des isotopes du carbone, le ¹³C, dans la glycine identifiée dans les échantillons de Stardust. Cette abondance isotopique établit clairement si la molécule est d’origine extraterrestre ou bien une simple contamination. Une telle mesure se fait couramment dans des laboratoires équipés de spectromètres de masses, mais elle requiert une quantité relativement importante d’échantillon à analyser. Or Stardust n’a rapporté sur Terre que moins d’un milligramme de matière cométaire, et les échantillons ne sont fournis aux équipes scientifiques qu’avec beaucoup de parcimonie, d’autant que ce type de mesure détruit l’échantillon. C’est donc à une suite minutieuse d’analyses que l’équipe s’est attaquée. Afin de contourner le problème de l’abondance des échantillons, les scientifiques ont analysé les feuilles d’aluminium qui séparaient les alvéoles d’aérogel, qui sont moins demandées par les autres équipes, et donc plus faciles à obtenir. Au bout de trois années d’efforts les mesures semblent formelles : la glycine mesurée n’est pas une contamination terrestre. L’abondance de ¹³C dans la glycine mesurée, exprimée sous la forme d’une déviation par rapport à une valeur de référence, est d¹³C=+29±6 ‰. Si la glycine avait été une contamination terrestre, la valeur mesurée aurait été comprise en -6‰ et -40‰.

Le mode opératoire et les résultats présentés dans l’article sont convainquants : il y a de glycine d’origine extraterrestre dans les échantillons rapportés par la mission Stardust. C’est un très beau résultat !

Et alors ?

Ce résultat est une première, car cette molécule n’avait jamais été détectée dans une comète. Cependant il n’est pas vraiment surprenant pour les astrochimistes : la glycine, tout comme de nombreux autres acides aminés ont déjà été détectés dans certaines météorites, et il n’est pas impossible que certaines météorites soient d’origine cométaire. On sait donc depuis longtemps que des molécules organiques transportées depuis l’espace sont tombées sur la Terre, et ont pu jouer un rôle dans l’apparition de la vie (lire à ce propos).  D’autre part, des expériences de simulation en laboratoire ont montré que la chimie des glaces cométaires peut conduire à la formation d’acides aminés [3, 4, 5].

La glycine, est le plus simple des acides aminés. Et quand le mot acide aminé est prononcé, on pense (à tort) immédiatement à la vie, puisque la machinerie moléculaire de cette dernière est en partie basée sur ces molécules dont l’association en longues chaines de plusieurs centaines d’unités constitue les protéines. Mais il y a très loin de l’acide aminé à la protéine. Le challenge actuel des chimistes qui travaillent sur l’origine de la vie est justement de comprendre comment les acides aminés ont pu s’associer spontanément pour conduire à l’apparition des premières protéines, et comment ont pu aussi se former des molécules comme l’ADN, l’ARN ou leurs ancêtres, dont le rôle a peut être été encore plus déterminant pour l’apparition de la vie que les protéines (lire à ce sujet).

Ainsi, cette détection était plutôt attendue. Tout en reconnaissant la qualité et la rigueur des travaux qui ont conduit à sa détection, elle ne modifie pas profondément notre connaissance des processus qui ont pu conduire à l’apparition de la vie sur Terre. La glycine est une molécule relativement simple (un carbone, une fonction acide (-COOH), une fonction amine (-NH2) et deux atomes d’hydrogène), et il y a toute une chaine de processus qui nous sont encore inconnus entre cette petite molécule organique, et un organisme vivant. L’apport de molécules organiques (molécules basées sur le carbone) sur Terre depuis l’espace ne doit pas être confondu avec l’apport d’organisme vivant. C’est d’ailleurs peut être ce rapprochement sémantique (organique/organisme) qui peut conduire trop rapidement, quand on fait de la vulgarisation, à relier le fait que la matière organique (glycine et autres molécules carbonées) soit abondante dans l’univers à la conclusion que la vie y foisonne. A titre d’illustration, il suffit de regarder par exemple le reportage diffusé au 13h de France le 22 Aout 2009 au sujet de cette découverte de la glycine. Interviewé à ce propos, Yves Marrocchi du Muséum d’Histoire Naturelle décrit cette découverte et la replace justement dans son contexte, par contre le commentaire des journalistes semble confondre chimie organique et organisme, au point que le lancement du reportage soit le suivant : « La vie s’est formée dans l’espace, avant d’être projetée sur la Terre » ( !!).

[youtube 5nwhBUCVuhw]

De quoi sommes-nous sûrs au juste ? La vie existe sur Terre. Aucun organisme vivant n’a jamais été identifié dans une météorite, alors que ces dernières sont analysées avec précaution depuis des dizaines d’années. Des molécules organiques par contre y ont été détectées. Apportées depuis l’espace (glycine et autres) par des météorites et des comètes, elles ont pu jouer un rôle important dans la chimie qui a conduit à l’apparition de la vie sur Terre. La clé de l’évolution vers la vie étant probablement la présence d’eau liquide à la surface de notre planète. Ce phénomène a-t-il pu se produire ailleurs ? Nous n’en savons rien. Mais nous le saurons peut être un jour grâce à la poursuite de l’exploration martienne, et les possibilités grandissantes en matière de détections et d’analyse de planètes extrosolaires. Ces questions sont au cœur du domaine de l’exobiologie.

Références :

[1] Elsila, J. E., Glavin, D. P., and Dworkin, J. P., In Press. Cometary Glycine Detected in Samples Returned by Stardust. Meteoritic and Planetary Science.

[2] Sandford, S. A., Aleon, J., Alexander, C. M. O., Araki, T., Bajt, S., Baratta, G. A., Borg, J., Bradley, J. P., Brownlee, D. E., Brucato, J. R., Burchell, M. J., Busemann, H., Butterworth, A., Clemett, S. J., Cody, G., Colangeli, L., Cooper, G., D’Hendecourt, L., Djouadi, Z., Dworkin, J. P., Ferrini, G., Fleckenstein, H., Flynn, G. J., Franchi, I. A., Fries, M., Gilles, M. K., Glavin, D. P., Gounelle, M., Grossemy, F., Jacobsen, C., Keller, L. P., Kilcoyne, A. L. D., Leitner, J., Matrajt, G., Meibom, A., Mennella, V., Mostefaoui, S., Nittler, L. R., Palumbo, M. E., Papanastassiou, D. A., Robert, F., Rotundi, A., Snead, C. J., Spencer, M. K., Stadermann, F. J., Steele, A., Stephan, T., Tsou, P., Tyliszczak, T., Westphal, A. J., Wirick, S., Wopenka, B., Yabuta, H., Zare, R. N., and Zolensky, M. E., 2006. Organics captured from comet 81P/Wild 2 by the Stardust spacecraft. Science 314, 1720-1724.

[3] Kobayashi, K., Kasamatsu, T., Kaneko, T., Koike, J., Oshima, T., Saito, T., Yamamoto, T., and Yanagawa, H., 1995. Formation of amino acid precursors in cometary ice environments by cosmic radiation. Adv. Space Res. 16, (2)21-(2)26. [additional material online]

[4] Muñoz Caro, G. M., Meierhenrich, U. J., Schutte, W. A., Barbier, B., Arcones Segovia, A., Rosenbauer, H., Thiemann, W. H.-P., Brack, A., and Greenberg, J. M., 2002. Amino acids from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogues. Nature 416, 403-406.

[5] Bernstein, M. P., Dworkin, J. P., Sandford, S. A., Cooper, G. W., and Allamandola, L. J., 2002. Racemic amino acids from the ultraviolet photolysis of interstellar ice analogues. Nature 416, 401-403.