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exobiologie

Mars
Mars

Science qui étudie les possibilités d'existence de la vie dans l'Univers, en dehors de la Terre. (Synonyme : bioastronomie.)

La vie existe-t-elle sur d'autres mondes que la Terre ?

L'idée que la vie puisse exister dans l'Univers ailleurs que sur la Terre est très ancienne. Exprimée dès le iiie s. avant notre ère par le philosophe grec Épicure, dans sa Lettre à Hérodote, elle a nourri, au cours des siècles, la réflexion de dizaines de penseurs et de savants parmi lesquels Bruno, Kepler, Huygens, Fontenelle, Kant, Goethe, Flammarion…

Une nouvelle science

Le développement de l'exploration spatiale, en particulier la décision américaine d'envoyer des hommes sur la Lune, a suscité un regain d'intérêt pour le problème de la vie extraterrestre. C'est au cours des années 1960 que l'Américain Joshua Lederberg, prix Nobel de physiologie ou médecine, forgea le mot exobiologie pour désigner l'étude scientifique de la vie extraterrestre. Depuis, le champ de recherche de l'exobiologie s'est étendu : il recouvre à présent l'étude de l'origine, de l'évolution et de la distribution de la vie dans l'Univers. Pluridisciplinaire, cette nouvelle science se situe au carrefour de la biologie, de la biochimie et de l'astronomie.

Comment la vie est-elle apparue sur la Terre ?

La vie terrestre, fondée sur la chimie du carbone, avec son apparente diversité à l'échelle macroscopique mais son indéniable unité à l'échelle de la cellule, constitue pour nous la seule référence connue, ce qui ne signifie pas pour autant que la vie ne puisse pas revêtir, le cas échéant, d'autres formes dans l'Univers. Pour les exobiologistes, il est donc fondamental de tenter de comprendre comment la vie est apparue sur la Terre.

À la fin du xixe s., avec la théorie de la panspermie, on pensait que la Terre avait été ensemencée par des germes extraterrestres. L'idée généralement acceptée aujourd'hui repose sur un concept introduit par le biochimiste soviétique A. I. Oparine dans les années 1920 : la vie est apparue sur la Terre il y a plus de 3 milliards d'années, à la suite d'une longue évolution chimique. C'est une alliance subtile entre la matière carbonée et l'eau à l'état liquide qui aurait permis cette évolution, grâce à une chimie organique complexe, dite « prébiotique ». L'expérience effectuée par le biochimiste américain Stanley Miller en 1953, démontrant la formation d'acides aminés à partir d'un mélange gazeux simple, fournit le premier support expérimental de cette théorie. De nouvelles pistes sont à présent explorées. Les sources hydrothermales sous-marines semblent des environnements où tous les ingrédients propices aux synthèses prébiotiques ont pu être réunis. Les matériaux carbonés apportés sur la Terre primitive lors de son bombardement par des corps d'origine extraterrestre (météorites, micrométéorites et comètes) ont pu aussi participer à la chimie prébiotique.

La vie sur Mars ?

Deux facteurs au moins semblent avoir joué un rôle décisif pour l'éclosion et le développement de la vie sur la Terre : la présence à sa surface d'eau à l'état liquide, et celle d'une atmosphère apte à arrêter les rayonnements nocifs provenant du Soleil ou de l'espace. On rêve depuis longtemps de découvrir dans le système solaire d'autres sites favorables à la vie. Parmi les deux planètes les plus voisines de la Terre, Vénus et Mars, on sait aujourd'hui que Vénus est un enfer. En revanche, Mars est la planète sur laquelle les chances de repérer des indices de vie sont les plus grandes, même si l'espoir caressé naguère par certains d'y trouver une civilisation techniquement avancée n'est plus de mise à l'ère spatiale.

Pendant le premier milliard d'années qui a suivi leur formation, la Terre et Mars semblent avoir subi une évolution assez semblable. Aujourd'hui, Mars conserve une atmosphère, bien que celle-ci soit fort ténue (environ 130 fois moins dense que l'atmosphère terrestre) et constituée principalement de gaz carbonique, toxique. Les températures à sa surface ne sont pas incompatibles avec la vie, bien qu'elles varient, selon la latitude et la saison, dans une très large gamme allant d'environ − 140 °C à + 20 °C. Enfin, les images spatiales et certaines données recueillies in situ ont révélé tout un faisceau d'indices qui semblent témoigner d'un ruissellement d'eau abondant dans le passé à sa surface. Certaines données recueillies en orbite depuis par la sonde américaine Mars Global Surveyor accréditent même l'hypothèse selon laquelle la planète aurait abrité dans son hémisphère Nord un vaste océan, et d'autres observations in situ donnent à penser qu'elle a dû être dans le passé plus chaude et plus humide qu'aujourd'hui, avec une atmosphère plus épaisse.

En fait, si l'absence d'eau à l'état liquide (liée à la faible pression atmosphérique) et les propriétés oxydantes de la surface rendent très improbable la présence actuelle de vie sur Mars, sauf peut-être en profondeur dans des « niches » écologiques, on peut toujours espérer découvrir des traces d'une vie passée. Ces recherches contribuent à stimuler l'exploration de Mars par des engins automatiques, en attendant le retour sur la Terre d'échantillons du sol martien et, ultérieurement, le débarquement de l'homme sur la planète.

Titan et Europe

Dans le système solaire, Titan, le plus gros satellite de Saturne, offre également un grand intérêt pour l'exobiologie. Unique satellite connu à être enveloppé d'une atmosphère dense, ce corps de 5 150 km de diamètre présente beaucoup d'analogies avec la Terre. Son atmosphère, comme celle de notre planète, est composée majoritairement d'azote. Depuis les observations effectuées par la sonde américaine Voyager 1 en 1980, on sait que sont fabriqués dans cette atmosphère des composés organiques provenant de la dissociation par le rayonnement solaire de ses deux composants principaux, l'azote et le méthane. Ces molécules à base d'azote, de carbone et d'hydrogène, appelées nitriles, ont abouti sur la Terre à la formation des acides aminés, « briques » fondamentales de la matière vivante. Une étape supplémentaire dans la connaissance de Titan a été franchie avec la mission américano-européenne Cassini-Huygens. En 2004, l'astre a été survolé et étudié par le vaisseau américain Cassini, porteur de la sonde européenne Huygens. Cette dernière a fourni elle-même une moisson d'informations et d'images lors de sa descente dans l'atmosphère de Titan, à la surface duquel elle s'est posée, le 14 janvier 2005.

Avec une température à la surface de − 179 °C, Titan serait une sorte de modèle glacé de la Terre primitive, où le rôle de l'eau est joué par des hydrocarbures : Cassini-Huygens a révélé que ceux-ci ne sont pas très abondants à l'état liquide à la surface (contrairement à ce que pensaient les spécialistes), mais certaines images prises par Huygens montrent cependant au sol des structures qui ressemblent à des réseaux fluviaux et des lacs asséchés. Au site d'atterrissage, la surface avait la consistance du sable mouillé, suggérant une humidification récente (peut-être due à du méthane remonté du sous-sol par des fissures) ; constituée, semble-t-il, pour une large part de glace d'eau « sale » (c'est-à-dire mélangée à des composés organiques déposés par l'atmosphère), elle est apparue aussi parsemée de blocs de glace, de quelques dizaines de centimètres.

L'attention des spécialistes se porte aussi sur Europe, l'un des quatre principaux satellites de Jupiter (3 138 km de diamètre). Son survol, en 1979, d'une distance de 200 000 km par la sonde américaine Voyager 2, avait révélé que cet astre est couvert de glace et avait permis de déceler à sa surface tout un réseau de fractures. De nouvelles images plus détaillées, obtenues en 1997 par la sonde américaine Galileo, d'une distance de moins de 600 km, montrent que sa surface, géologiquement très jeune, s'apparente à de la banquise ; on y voit des plaques de quelques kilomètres ressemblant à des icebergs, qui flottent peut-être sur un océan d'eau liquide ou se déplacent sur de la glace molle. Il n'est pas exclu que des formes de vie primitives aient pu éclore et se développer sous la glace.

La vie sur des exoplanètes ?

Les immenses nuages de gaz présents dans l'espace interstellaire renferment de très nombreuses molécules contenant du carbone, parfois complexes. On peut supposer que, là où les conditions sont favorables, une succession de processus physico-chimiques conduit à une complexification croissante et, finalement, à l'émergence de la vie. Les sites les plus favorables à l'émergence d'une vie du type terrestre doivent être des planètes tournant autour d'étoiles du même type que le Soleil (c'est-à-dire dont l'évolution comporte une très longue période de stabilité). Plusieurs conditions semblent nécessaires (mais non suffisantes) : il faut que ces planètes ne soient ni trop chaudes ni trop froides, autrement dit qu'elles ne tournent ni trop près ni trop loin de leur étoile ; que l'eau puisse exister à l'état liquide à leur surface ; enfin qu'elles soient enveloppées d'une atmosphère protectrice. La théorie actuelle de la formation des systèmes planétaires (à partir d'une nébuleuse de gaz et de poussières en rotation) donne à penser que de très nombreuses étoiles sont susceptibles d'être entourées de planètes. Cette hypothèse est confortée par la détection, depuis 1995 , de plus de 300  planètes autour d'étoiles comparables au Soleil et situées dans un rayon qui n'excède pas la centaine d'années-lumière. Cependant, la détection d'exoplanètes (ou planètes extrasolaires) est une opération très délicate et, pour des raisons liées à l'instrumentation utilisée, la plupart de celles identifiées jusqu'à présent sont des planètes très massives, vraisemblablement gazeuses et impropres à abriter la vie. Mais l'application de nouvelles techniques, telles que l'interférométrie optique et l'optique adaptative, à de grands télescopes implantés au sol, et la mise en œuvre de missions spatiales devraient autoriser dans les prochaines années la détection de planètes du type de la Terre, première étape vers la recherche de la vie hors du Système solaire. Puis, on tentera de savoir si la vie est présente sur ces exoplanètes, en recherchant dans leur spectre les signatures d'éléments chimiques caractéristiques de la présence de vie, comme l'ozone (beaucoup plus facile à détecter que l'oxygène moléculaire).

La recherche de civilisations extraterrestres

On est en droit de penser que si la vie est apparue ailleurs, elle a pu évoluer, comme sur la Terre, vers une vie intelligente technologiquement avancée. Cela justifie que l'on cherche à capter avec des radiotélescopes d'éventuels messages extraterrestres : c'est la méthode mise en œuvre dans le cadre du programme SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence). Depuis la première écoute SETI par le radioastronome américain Francis Drake au début des années 1960, de très nombreuses expériences similaires ont été effectuées. Elles n'ont permis de détecter, à ce jour, aucun signal d'intelligence extraterrestre. Cette recherche est toutefois extrêmement aléatoire compte tenu de la diversité des directions et des fréquences des sources potentielles d'émission.