Comment les scientifiques recherchent la vie extraterrestre

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Peut-être existe-t-il d'autres mondes habités quelque part dans l'univers. Mais, jusqu'à ce que nous les trouvions, le programme minimum est de prouver que la vie en dehors de la Terre est au moins sous une forme ou une autre. A quel point en sommes-nous proches ?

Récemment, on entend de plus en plus parler de découvertes qui « pourraient indiquer » l'existence d'une vie extraterrestre. Ce n'est qu'en septembre 2020 qu'on a appris la découverte de gaz phosphine sur Vénus - un signe potentiel de vie microbienne - et de lacs salés sur Mars, où des microbes pourraient également exister.

Mais au cours des 150 dernières années, les explorateurs de l'espace ont plus d'une fois fait passer des vœux pieux. Il n'y a toujours pas de réponse fiable à la question principale. Ou existe-t-il de toute façon, mais les scientifiques sont prudents par habitude ?

Lignes de télescope

Dans les années 1870, l'astronome italien Giovanni Schiaparelli a vu de longues et fines lignes à la surface de Mars à l'aide d'un télescope et les a déclarées « canaux ». Il a intitulé sans ambiguïté le livre sur sa découverte "La vie sur la planète Mars". "Il est difficile de ne pas voir sur Mars des images similaires à celles qui composent notre paysage terrestre", écrit-il.

En italien, le mot canali signifiait à la fois des canaux naturels et artificiels (le scientifique lui-même n'était pas sûr de leur nature), mais une fois traduit, il a perdu cette ambiguïté. Les disciples de Schiaparelli ont déjà clairement évoqué la rude civilisation martienne qui, dans un climat aride, créa des installations d'irrigation colossales.

Lénine, qui a lu le livre de Percival Lowell « Mars et ses canaux » en 1908, a écrit: « Des travaux scientifiques. Prouve que Mars est habitée, que les canaux sont un miracle de la technologie, que les gens devraient y être 2/3 fois plus grands que la population locale, d'ailleurs avec des trompes, et couvertes de plumes ou de peaux de bêtes, à quatre ou six pattes.

N … oui, notre auteur nous a trompés, décrivant les beautés martiennes de manière incomplète, devrait être selon la recette: "Les ténèbres des vérités basses nous sont plus chères que nous ne levons la tromperie". Lowell était millionnaire et ancien diplomate. Il aimait l'astronomie et a utilisé son propre argent pour construire l'un des observatoires les plus avancés d'Amérique. C'est grâce à Lowell que le sujet de la vie martienne a fait la une des plus grands journaux du monde.

Certes, déjà à la fin du XIXe siècle, de nombreux chercheurs doutent de l'ouverture des « canaux ». Les observations donnaient constamment des résultats différents - les cartes divergeaient même pour Schiaparelli et Loeull. En 1907, le biologiste Alfred Wallace a prouvé que la température à la surface de Mars est bien inférieure à celle supposée par Lowell et que la pression atmosphérique est trop basse pour que l'eau existe sous forme liquide.

La station interplanétaire « Mariner-9 », qui a photographié la planète depuis l'espace dans les années 1970, a mis un terme à l'histoire des canaux: les « canaux » se sont avérés être une illusion d'optique.

Depuis la seconde moitié du 20e siècle, les espoirs de trouver une vie hautement organisée ont diminué. Des études utilisant des engins spatiaux ont montré que les conditions sur les planètes voisines ne sont même pas proches de celles de la Terre: des baisses de température trop fortes, une atmosphère sans signes d'oxygène, des vents forts et une pression énorme.

D'autre part, l'étude du développement de la vie sur Terre a stimulé l'intérêt pour la recherche de processus similaires dans l'espace. Après tout, nous ne savons toujours pas comment et grâce à quoi, en principe, la vie est née.

De nombreux événements ont eu lieu dans ce sens ces dernières années. L'intérêt principal est la recherche d'eau, de composés organiques à partir desquels des formes de vie protéiques pourraient se former, ainsi que de biosignatures (substances produites par des êtres vivants) et d'éventuelles traces de bactéries dans les météorites.

Preuve liquide

La présence d'eau est une condition préalable à l'existence de la vie telle que nous la connaissons. L'eau agit comme solvant et catalyseur pour certains types de protéines. C'est aussi un milieu idéal pour les réactions chimiques et le transport des nutriments. De plus, l'eau absorbe le rayonnement infrarouge, elle peut donc retenir la chaleur - ceci est important pour les corps célestes froids qui sont assez éloignés de l'astre.

Les données d'observation montrent que de l'eau à l'état solide, liquide ou gazeux existe aux pôles de Mercure, à l'intérieur des météorites et des comètes, ainsi que sur Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Les scientifiques ont également suggéré que les lunes de Jupiter Europa, Ganymède et Callisto ont de vastes océans souterrains d'eau liquide. Ils l'ont trouvé sous une forme ou une autre dans le gaz interstellaire et même dans des endroits incroyables comme la photosphère des étoiles.

Mais l'étude des traces d'eau ne peut être prometteuse pour les astrobiologistes (spécialistes de la biologie extraterrestre) que lorsqu'il existe d'autres conditions convenables. Par exemple, les températures, la pression et la composition chimique sur les mêmes Saturne et Jupiter sont trop extrêmes et changeantes pour que les organismes vivants s'y adaptent.

Une autre chose est les planètes proches de nous. Même s'ils paraissent aujourd'hui inhospitaliers, de petites oasis aux « vestiges du luxe d'antan » peuvent y subsister.

En 2002, l'orbiteur Mars Odyssey a découvert des dépôts de glace d'eau sous la surface de Mars. Six ans plus tard, la sonde Phoenix a confirmé les résultats de son prédécesseur, obtenant de l'eau liquide à partir d'un échantillon de glace du pôle.

Cela était cohérent avec la théorie selon laquelle de l'eau liquide était présente sur Mars assez récemment (selon les normes astronomiques). Selon certaines sources, il a plu sur la planète rouge il y a "seulement" 3,5 milliards d'années, selon d'autres - voire il y a 1,25 million d'années.

Cependant, un obstacle s'est immédiatement posé: l'eau à la surface de Mars ne peut exister à l'état liquide. À basse pression atmosphérique, il commence immédiatement à bouillir et à s'évaporer - ou gèle. Par conséquent, la majeure partie de l'eau connue à la surface de la planète est à l'état de glace. On espérait que le plus intéressant se passait sous la surface. C'est ainsi qu'est née l'hypothèse des lacs salés sous Mars. Et l'autre jour, elle a reçu confirmation.

Des scientifiques de l'Agence spatiale italienne ont découvert à l'un des pôles de Mars un système de quatre lacs d'eau liquide, situés à une profondeur de plus de 1,5 kilomètre. La découverte a été faite à l'aide de données de sondage radio: l'appareil dirige des ondes radio vers l'intérieur de la planète, et les scientifiques, par leur réflexion, déterminent sa composition et sa structure.

L'existence de tout un système de lacs, selon les auteurs de l'ouvrage, suggère qu'il s'agit d'un phénomène ordinaire pour Mars.

La concentration spécifique exacte de sels dans les lacs martiens est encore inconnue, ainsi que leur composition. Selon le directeur scientifique du programme Mars, Roberto Orosei, il s'agit de solutions très fortes avec "des dizaines de pour cent" de sel.

Il existe sur Terre des microbes halophiles qui aiment la salinité élevée, explique la microbiologiste Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Ils libèrent des substances qui aident à maintenir l'équilibre eau-électricité et protègent les structures cellulaires. Mais même dans les lacs souterrains extrêmement salés (saumures) avec une concentration allant jusqu'à 30%, il y a peu de ces microbes.

Selon Orosei, des traces de formes de vie qui existaient lorsque le climat et l'eau étaient plus chauds à la surface de la planète, et que les conditions ressemblaient à la Terre primitive, pourraient rester dans les lacs martiens.

Mais il y a un autre obstacle: la composition même de l'eau. Le sol martien est riche en perchlorates - sels d'acide perchlorique. Les solutions de perchlorate gèlent à des températures nettement inférieures à celles de l'eau ordinaire ou même de l'eau de mer. Mais le problème est que les perchlorates sont des oxydants actifs. Ils favorisent la décomposition des molécules organiques, ce qui signifie qu'ils sont nocifs pour les microbes.

Peut-être sous-estimons-nous la capacité de la vie à s'adapter aux conditions les plus difficiles. Mais pour le prouver, vous devez trouver au moins une cellule vivante.

"Briques" sans cuisson

Les formes de vie qui vivent sur Terre ne peuvent être imaginées sans des molécules organiques complexes contenant du carbone. Chaque atome de carbone peut créer jusqu'à quatre liaisons avec d'autres atomes en même temps, résultant en une énorme richesse de composés. Le "squelette" de carbone est présent dans la base de toutes les substances organiques - y compris les protéines, les polysaccharides et les acides nucléiques, qui sont considérés comme les "éléments constitutifs" les plus importants de la vie.

L'hypothèse de la panspermie affirme simplement que la vie sous ses formes les plus simples est arrivée sur Terre depuis l'espace. Quelque part dans l'espace interstellaire, des conditions se sont développées qui ont permis d'assembler des molécules complexes.

Peut-être pas sous la forme d'une cellule, mais sous la forme d'une sorte de protogénome - des nucléotides qui peuvent se reproduire de la manière la plus simple et coder les informations nécessaires à la survie d'une molécule.

Pour la première fois, les motifs de telles conclusions sont apparus il y a 50 ans. Des molécules d'uracile et de xanthine ont été trouvées à l'intérieur de la météorite Marchison, qui est tombée en Australie en 1969. Ce sont des bases azotées capables de former des nucléotides, à partir desquelles des polymères d'acides nucléiques - ADN et ARN - sont déjà composés.

La tâche des scientifiques était d'établir si ces découvertes sont une conséquence de la pollution sur Terre, après la chute, ou ont une origine extraterrestre. Et en 2008, grâce à la méthode du radiocarbone, il a été possible d'établir que l'uracile et la xanthine se sont bien formés avant la chute de la météorite sur Terre.

Maintenant, à Marchison et à des météorites similaires (on les appelle chondrites carbonées), les scientifiques ont trouvé toutes sortes de bases à partir desquelles l'ADN et l'ARN sont construits: des sucres complexes, dont le ribose et le désoxyribose, divers acides aminés, y compris des acides gras essentiels. De plus, il y a des indications que les matières organiques sont formées directement dans l'espace.

En 2016, avec l'aide de l'appareil Rosetta de l'Agence spatiale européenne, des traces de l'acide aminé le plus simple - la glycine - ainsi que du phosphore, qui est également un composant important pour l'origine de la vie, ont été trouvés dans la queue de la comète Gerasimenko -Churyumov.

Mais de telles découvertes suggèrent plutôt comment la vie a pu être amenée sur Terre. On ne sait pas encore si elle peut survivre et se développer longtemps en dehors des conditions terrestres. "De grosses molécules, des molécules complexes, que nous qualifierions d'organiques sur Terre sans aucune option, peuvent être synthétisées dans l'espace sans la participation d'êtres vivants", explique l'astronome Dmitry Vibe. "Nous savons que la matière organique interstellaire est entrée dans le système solaire et la Terre. Mais alors quelque chose d'autre lui arrivait - la composition isotopique et la symétrie changeaient."

Traces dans l'atmosphère

Une autre façon prometteuse de rechercher la vie est associée aux biosignatures, ou biomarqueurs. Ce sont des substances dont la présence dans l'atmosphère ou le sol de la planète indique définitivement la présence de la vie. Par exemple, il y a beaucoup d'oxygène dans l'atmosphère terrestre, qui se forme à la suite de la photosynthèse avec la participation de plantes et d'algues vertes. Il contient également beaucoup de méthane et de dioxyde de carbone, qui sont produits par des bactéries et d'autres organismes vivants lors du processus d'échange gazeux pendant la respiration.

Mais trouver des traces de méthane ou d'oxygène dans l'atmosphère (ainsi que de l'eau) n'est pas encore une raison pour ouvrir le champagne. Par exemple, le méthane peut également être trouvé dans l'atmosphère d'objets semblables à des étoiles - les naines brunes.

Et de l'oxygène peut se former à la suite de la division de la vapeur d'eau sous l'influence d'un fort rayonnement ultraviolet. De telles conditions sont observées sur l'exoplanète GJ 1132b, où la température atteint 230 degrés Celsius. La vie dans de telles conditions est impossible.

Pour qu'un gaz soit considéré comme une biosignature, son origine biogénique doit être prouvée, c'est-à-dire qu'il doit être formé précisément du fait de l'activité des êtres vivants. Une telle origine des gaz est indiquée, par exemple, par leur variabilité dans l'atmosphère. Les observations montrent que les niveaux de méthane sur Terre fluctuent avec la saison (et l'activité des êtres vivants dépend de la saison).

Si sur une autre planète le méthane disparaît de l'atmosphère, alors il apparaît (et cela peut être enregistré pendant, par exemple, un an), cela signifie que quelqu'un l'émet.

Mars s'est avéré être à nouveau l'une des sources possibles de méthane « vivant ». Les premiers signes dans le sol ont été révélés par les appareils du programme Viking, qui ont été envoyés sur la planète dans les années 1970 - uniquement dans le but de rechercher de la matière organique. Les molécules découvertes de méthane en combinaison avec du chlore ont d'abord été prises comme preuve. Mais en 2010, plusieurs chercheurs ont révisé ce point de vue.

Ils ont découvert que les perchlorates que nous connaissons déjà dans le sol martien, lorsqu'ils sont chauffés, détruisent la majeure partie de la matière organique. Et les échantillons des Vikings ont été chauffés.

Dans l'atmosphère de Mars, des traces de méthane ont été découvertes pour la première fois en 2003. La découverte a immédiatement relancé les conversations sur l'habitabilité de Mars. Le fait est que toute quantité importante de ce gaz dans l'atmosphère ne durerait pas longtemps, mais serait détruite par le rayonnement ultraviolet. Et si le méthane ne se décompose pas, les scientifiques ont conclu qu'il existe une source permanente de ce gaz sur la planète rouge. Et pourtant, les scientifiques n'avaient pas une confiance ferme: les données obtenues n'excluaient pas que le méthane trouvé était la même "pollution".

Mais les observations du rover Curiosity en 2019 ont enregistré une augmentation anormale des niveaux de méthane. De plus, il s'est avéré que désormais sa concentration est trois fois supérieure au niveau de gaz enregistré en 2013. Et puis une chose encore plus mystérieuse s'est produite - la concentration de méthane est à nouveau tombée aux valeurs de fond.

L'énigme du méthane n'a toujours pas de réponse univoque. Selon certaines versions, le rover pourrait être situé au fond d'un cratère, dans lequel se trouve une source souterraine de méthane, et sa libération est associée à l'activité tectonique de la planète.

Cependant, les biosignatures peuvent être plutôt non évidentes. Par exemple, en septembre 2020, une équipe de l'université de Cardiff a détecté des traces de gaz phosphine sur Vénus, un composé spécial du phosphore impliqué dans le métabolisme des bactéries anaérobies.

En 2019, des simulations informatiques ont montré que la phosphine ne peut se former sur les planètes à noyau solide que sous l'effet de l'activité d'organismes vivants. Et la quantité de phosphine trouvée sur Vénus plaidait en faveur du fait qu'il ne s'agissait pas d'une erreur ou d'une impureté accidentelle.

Mais un certain nombre de scientifiques sont sceptiques quant à la découverte. L'astrobiologiste et expert des états réduits du phosphore, Matthew Pasek, a suggéré qu'il existe un processus exotique qui n'a pas été pris en compte par les simulations informatiques. C'est lui qui pourrait avoir lieu sur Vénus. Pasek a ajouté que les scientifiques ne savent toujours pas comment la vie sur Terre produit de la phosphine et si elle est produite par des organismes.

Enterré dans la pierre

Un autre signe de vie possible, à nouveau associé à Mars, est la présence dans des échantillons de la planète d'étranges structures similaires à des restes d'êtres vivants. Il s'agit notamment de la météorite martienne ALH84001. Il a volé de Mars il y a environ 13 000 ans et a été trouvé en Antarctique en 1984 par des géologues faisant de la motoneige autour des collines d'Allan (ALH signifie Allan Hills) en Antarctique.

Cette météorite a deux caractéristiques. Tout d'abord, il s'agit d'un échantillon de roches de l'époque de ce même « Mars humide », c'est-à-dire de l'époque où il pouvait y avoir de l'eau dessus. La seconde - des structures étranges y ont été trouvées, rappelant des objets biologiques fossilisés. De plus, il s'est avéré qu'elles contiennent des traces de matière organique ! Cependant, ces "bactéries fossilisées" n'ont rien à voir avec les micro-organismes terrestres.

Ils sont trop petits pour toute vie cellulaire terrestre. Cependant, il est possible que de telles structures renvoient aux prédécesseurs de la vie. En 1996, David McKay du Johnson Center pour la NASA et ses collègues ont découvert des pseudomorphes dans une météorite - des structures cristallines inhabituelles qui imitent la forme (dans ce cas) d'un corps biologique.

Peu de temps après l'annonce de 1996, Timothy Swindle, un scientifique planétaire à l'Université de l'Arizona, a mené une enquête informelle auprès de plus de 100 scientifiques pour savoir ce que la communauté scientifique pensait de ces affirmations.

De nombreux scientifiques étaient sceptiques quant aux affirmations du groupe McKay. En particulier, un certain nombre de chercheurs ont fait valoir que ces inclusions peuvent résulter de processus volcaniques. Une autre objection était liée aux très petites dimensions (nanométriques) des structures. Cependant, les partisans se sont opposés à ce que des nanobactéries aient été trouvées sur Terre. Il y a un travail qui montre l'impossibilité fondamentale de distinguer les nanobactéries modernes des objets de ALH84001.

Le débat est dans l'impasse pour la même raison que dans le cas de la phosphine vénusienne: on a encore peu idée de comment se forment de telles structures. Personne ne peut garantir que la similitude n'est pas une coïncidence. De plus, il existe sur Terre des cristaux, comme la kérite, qu'il est difficile de distinguer des restes « fossilisés » de microbes même ordinaires (sans parler des nanobactéries peu étudiées).

La recherche de la vie extraterrestre, c'est comme courir après votre propre ombre. Il semble que la réponse soit devant nous, nous devons juste nous rapprocher. Mais il s'éloigne, acquérant de nouvelles complexités et réserves. C'est ainsi que fonctionne la science - en éliminant les "faux positifs". Et si l'analyse spectrale a des ratés ? Et si le méthane sur Mars n'était qu'une anomalie locale ? Et si les structures qui ressemblent à des bactéries n'étaient qu'un jeu de la nature ? Tous les doutes ne peuvent pas être complètement écartés.

Il est tout à fait possible que des épidémies de vie apparaissent constamment dans l'Univers - ici et là. Et nous, avec nos télescopes et spectromètres, sommes toujours en retard pour un rendez-vous. Ou, au contraire, nous arrivons trop tôt. Mais si vous croyez au principe copernicien, qui dit que l'Univers dans son ensemble est homogène et que les processus terrestres doivent avoir lieu ailleurs, tôt ou tard nous nous croiserons. C'est une question de temps et de technologie.