L'origine cosmique de la vie sur Terre

A ses origines, la Terre ne présentait pas vraiment de condition favorable à l'apparition de la vie. De nouveaux travaux étayent la théorie selon laquelle la vie sur Terre prendrait ses origines dans l'espace.
Le chercheur Isaac Tamblyn de l'Institut de Technologiede l'Université d'Ontario et son collègue Nir Goldman de Lawrence Livermore National Laboratory ont découvert que des comètes projetées sur Terre il y a des milliards d'années pourraient avoir produit les premières briques élémentaires de la vie qui constituent les protéines et l'ADN. Les comètes contiennent une variété de molécules simples telles que de l'eau, de l'ammoniac, du méthanol et du dioxyde de carbone. Un évènement violent tel que l'impact avec la surface planétaire pourrait dégager suffisamment d'énergiepour entrainer des réactions chimiques.
La matière organique est définie comme une molécule associant au moins du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène. Selon Nir Goldman, "le flux de matière organique vers la Terre véhiculé par des comètes et des astéroïdes pendant les périodes d'intense bombardement pourraient s'élever à 10 milliards de tonnes par an soit plusieurs fois la quantité déjà présente sur la planète."
Les travaux précédents des chercheurs reposaient sur des modèles informatiques limités à seulement 10 à 30 picosecondes (une picoseconde équivaut à un millième de milliardième de seconde) de l'impact d'une comète. De nouvelles simulations, développées sur les superordinateurs Rzcereal et Aztec du Lawrence Livermore, ont permis de capturer plusieurs centaines de picosecondes de l'évènement, plus proche du retour à l'équilibre chimique bouleversé par l'impact. Nir Goldman affirme que "cette étude démontre qu'un impact peut créer une large gamme de dérivés carbonés qui, à la longue, peuvent conduire à l'apparition de la vie."
Les comètes peuvent mesurer entre 1.6 et 56 kilomètres de diamètre. Les comètes qui passent à travers l'atmosphère terrestre sont chauffées sur leur surface mais restent froides en interne. La force de l'impact avec la surface terrestre génère une onde de choc qui peut créer des conditions pression/température extrême à l'origine de réactions chimiques indépendantes de l'atmosphère ambiante dans un premier temps. Une collision oblique avec un corps cosmique constitué de glace pourrait ainsi produire des conditions thermodynamiques favorables à la synthèse organique. De tels processus pourraient avoir délivré à la Terre des concentrations significatives d'éléments organiques.
L'équipe de recherche a découvert que des conditions pression/température modérées (365.000 bar, 2500°C) dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone favoriseraient la synthèse d'hétérocycles azotés, des intermédiaires réactionnels entre les formes fonctionnelles d'hydrocarbures aromatiques. Ces entités chimiques sont des précurseurs des bases de l'ARN et de l'ADN.
En revanche, des conditions plus extrêmes (485.000 - 610.000 bar, 3500 - 4500°C) entrainent la synthèse de méthane et de formaldéhyde, ainsi que des molécules carbonées à longue chaine. Ces composants sont des précurseurs des acides aminés et des composés organiques complexes. Des simulations de chocs thermodynamiques en laboratoire ont produit des quantités significatives de nouveaux composés carbonés azotés "prébiotiques" c'est-à-dire précurseurs de la vie. "Lors de leur impact, les comètes peuvent synthétiser des molécules prébiotiques sans nécessiter de conditions spéciales telles que des radiations ultraviolettes, des catalyseurs, ou de conditions préalables. Ces donnéessont cruciales pour la compréhension du rôle des impacts cosmiques dans la formation des composés élémentaires de la vie sur Terre mais aussi sur d'autres planètes."
Cette recherche sera publiée en couverture de l'édition du 20 juin 2013 de The Journal of Physical Chemistry.