Aux origines de la vie

F. Foucher

Centre de Biophysique Moléculaire, CNRS, Orléans, France

frederic.foucher@cnrs-orleans.fr

Rencontre chercheurs/enseignants au

CDDP de Tours

Le 3 Février 2010

Apparition de la vie sur Terre, -4 Ga (milliards d’années)

L’exobiologie cherche à savoir comment?Deux approches: -la chimie prébiotique

-la micropaléontologie

Don Dixon, 2000, cosmographica.com

La chimie prébiotique

De l’inerte au vivant

La soupe primitive Les molécules du vivant

Trois sources de matière organique

L’atmosphère

L’espace

Le fond des

océans

Dans l’atmosphère primitive

Expérience de Miller-Urey, 1953

Formation d’acides aminés

Glycine (C2H5NO2)

Stanley Miller

Harold Clayton Urey

Au fond des océans

Sources hydrothermales: -présence de

H, CH3, CO2, N et H2S-détection d’hydrocarbures.

Dans l’espace

141 molécules découvertes dont le méthane CH4, l'alcool éthylique C2H5OH ou l'acide acétique CH3COOH.Nébuleuse

de l’aigle (M16)

Le bombardement météoritique source de carbone

Micrométéorites de l’antarctiqueIl y a 4 Ga l’apport de carbone par

les météorites représente un couche de 30 m recouvrant la surface du globe.

Le bombardement météoritique source d’acides aminés

Météorite de Murchinson

(+ de 70 acides aminés dont 8 protéiques/20)

Etude de la stabilité d’acides aminés et de leurs dérivés dans l’espace EXPOSE-

R

lancée le 7 février 2008

lancée le 26 novembre 2008

EXPOSE-EuTEF

Station Spatiale Internationale

ESA

Effet de l’impact météoritique sur les acides aminés

Météorites artificielles

NASA-JSC

L’étape manquante

VIEIngrédients

La micropaléontologie

Les premières traces de vie

Remonter le temps

LUCAdernier ancêtre commun universel, -4 Ga

LUCA?

Problème

Les traces plus anciennes que 3,5 Ga ont disparu sur Terre du fait de la tectonique du plaques et du métamorphisme.

Sédiments de l’Archéen

3.3 Ga3.5 Ga

~3.8 Ga

Les plus anciennes traces de vie

Kitty’s Gap Chert, Pilbara, Australie, -3,446 Ga

Westall et al., 2006

Chercher ailleurs

Pas de tectonique des plaques sur Mars

Origine de la vie

Mars, la solution?

La recherche de vie sur Mars

La recherche de vie extraterrestre

Recherche d’une vie proche de la notre:

-chimie du carbone-eau liquide

L’eau sur Mars

William Herschel, 18ème siècle: -saisons sur Mars -formation et fonte des pôles

Milieu 19ème siècle, présence d’eau liquide

VIE

Les canaux martiens

1877, Giovanni Schiaparelli, « canali » (chenaux)

1895, Percival Lowellcanaux artificiels

civilisation intelligente

L’absence d’eau liquide

1909, Eugène Antoniadi, grande lunette de Meudon

pas de canaux.

Mariner 4, 1965

MARS

LA TERRE

Pression partielle de l’eau trop faible

L’espoir renaît

1984, météorite martienne ALH84001 Possibles structures

fossiles (1996)

NASA, Mc. Kay et al.,

1996

La vie extrêmophile

Psychrophiles (-12 à 15°C)

Sur Mars entre -143 et 27°C

Chlamydomonas nivalis

De la glace dans le sol

2008, Phoenix Eau gelée dans le sol (Permafrost)

Mars Express,

ESA, 2007

NASA

ESA

L’eau liquide reste indispensable à la vie

Nototheniidae (poisson des

glace)

Protéines et glycoprotéines antigel.

Channichthyidae

Sang ne contenant pas d'hémoglobine.

Gynaephora groenlandica (chenille du

Groenland) plus de 10 mois à - 50°C

Hibernation

De l’eau liquide en profondeur?A environ 3

kilomètres sous la surface pour

l'équateur et de 5 kilomètres sous les

pôles

Actuellement vie quasi-impossible en surface

Au final

La recherche d’une vie passée sur Mars

L’eau liquide sur Mars

Rivières asséchées

Mars Express, ESA

ESA

Présence d’argiles

Image OMEGA, Mars Express, ESA

Nili Fossae, Mars Reconnaissance

Orbiter, NASA

Traces minéralogiques

Mars Exploration Rover A & B (Spirit & Opportunity), 2003-2004Jarosite et hématite présence d’eau dans le passé

Spirit, NASA, 2004Myrtille

d’hématite

Structures sédimentairesNASA

NASA

Mars dans sa jeunesse

Si la vie est apparue fossiles

Durant le Noachien (-4.5 à -3.5 Ga)

eau liquide + carbone + nutriments + énergie

Future mission internationale

ExoMars, ESA

MAX-C,

(Mars Astrobiology Explorer-Cacher),

NASA

2016: Mars Trace Gas MissionESA-NASA

2018: 2 rovers

Que peut-on s’attendre à trouver?

Des fossiles proches des

plus anciennes

traces de vie découvertes sur Terre.

Des fossiles proches des

fossiles terrestres

datant de la même

époque.Analogues de la même époque

(Archéen):-mattes (tapis microbiens)-stromatolithes-colonies

Tapis bactériens et stromatolithes actuels (Yellowstone et Shark Bay)

Fossiles de taille submicrométrique

10 µm

Kitty’s Gap Chert, Pilbara, Australie, -3.446 Ga

Fossiles de 3,5 Ga

Josefsdal, Barberton, Afrique du Sud, -

3.333 GaWestall

et al., 2006

Westall et al., 2006

Difficulté de démontrer leur origine biologique

Non fossileFossile

Exemple: artefacts minéraux

Problème

Westall et al., 2006

Garcia Ruíz et al., 2003

MEB

MET

Equipements lourds

MEB

MET

SYNCHROTRON!!!!

Equipements lourds

Équipements lourds incompatibles avec les charges utiles des missions spatiales

L'ensemble du rover d’ExoMars devrait peser ~250 kg (dont ~16,5 kg d'instruments)

Réaliser les analyses sur Terre

Limitations in situ

ESA

Problème de la sélection (500 g seulement!)

Mars Sample Return (2020-2022)

ESA-NASA

L’homme sur Mars

2050?

Préparation au voyageExpérience Mars 500: -105 jours (du 31 mars au 14 juillet 2009) -520 jours (début 2010): temps nécessaire pour aller sur Mars (250 jours), y rester un mois et en revenir (240 jours).

Les autres candidats

Cassini-Huygens

Lancement le 15 octobre 1997.-orbiteur Cassini, -atterrisseur Huygens.

NASA

TitanLe plus grand satellite de Saturne.Présence d’hydrocarbures et de molécules organiques.

Lacs de méthane

NASA

EnceladePetit satellite de Saturne (500 km de diamètre).Présence de vapeur d’eau et de glace s’échappant dans l’espace. Présence de molécules organiques.

NASA

Europe

Satellite de Jupiter (3100 km de diamètre).Surface de glace sur un possible océan d’eau liquide.

Sonde Galileo (2003)

NASA

Exoplanètes

429 exoplanètes découvertes en date du 28/01/10

BilanOrigine de la vie:

-chimie prébiotique-micropaléontologie

La vie sur Mars:-actuellement, peu probable-dans le passé, probable

vie extraterrestre + origine de la vie

La vie extraterrestre:-plusieurs candidats dans le système

solaire-la vie extraterrestre est plus que probable

dans l’universPour en savoir plus: -http://www.nirgal.net -http://www.esa.int

-http://www.nasa.gov -http://www.cnes.fr