Une récente recherche met en lumière l’origine potentielle de la vie sur Terre, suggérant que de petites décharges électriques entre gouttes d’eau pourraient avoir été essentielles à la formation de molécules organiques. Ce mécanisme, souvent négligé au profit des gros éclairs, pourrait changer notre compréhension des débuts de la vie.
Une nouvelle étude a fourni des preuves solides confirmant l’hypothèse de Miller-Urey, qui soutient que les composants fondamentaux de la vie sur Terre proviendraient de réactions déclenchées par des décharges électriques. Ces décharges, en réalité bien plus petites que les éclairs, comme celles générées par des micro-volets entre gouttelettes d’eau chargées opposément, auraient pu suffire à fournir l’énergie nécessaire à la formation de molécules organiques à partir de matières inorganiques.
Parmi les hypothèses sur l’origine de la vie sur Terre, l’hypothèse de Miller-Urey est l’une des plus controversées et débattues au cours des dernières décennies: proposée par les scientifiques américains Stanley Miller et Harold Urey lors d’une expérience en 1952, elle suggère que la vie a émergé lorsque l’eau et des gaz primordiaux, tels que le méthane, l’ammoniac et l’hydrogène, ont interagi avec des sources d’énergie comme les éclairs. À l’issue de cet essai, les chercheurs ont démontré que des acides aminés, les éléments de base de la vie, avaient été formés.
Plus de sept décennies après cet essai, un nouveau constat renforce l’hypothèse de Miller et Urey: les chercheurs impliqués argumentent que se concentrer uniquement sur les gros éclairs masque un aspect crucial; des décharges bien plus petites, provoquées par des couches de gouttelettes d’eau formées par l’éclatement des vagues ou dans des cascades, pourraient avoir initié la vie sur notre planète.
“À l’époque primitive de la Terre, de l’eau se projetait partout – explique le professeur Richard Zare, chimiste à l’université de Stanford et auteur principal de l’étude – . Lorsque ces gouttes d’eau ont des charges opposées et se rapprochent, des micros décharges électriques se produisent, que nous appelons micro-fulgurations (microlightning), car le processus est similaire à l’accumulation et la libération d’énergie sous forme d’éclairs dans les nuages.”
En étudiant ces microdécharges entre gouttes d’eau atomisées, Zare et ses collègues ont prouvé que leur énergie suffisait à produire des molécules organiques à partir d’un mélange de nitrogène, méthane, dioxyde de carbone et ammoniac, tous des gaz que l’on suppose présents sur la Terre primitive.
Les détails de l’expérience sont exposés dans un article de recherche récemment publié dans Science Advances.
L’origine de la vie grâce aux “micro-fulgurations” dans les gouttes d’eau
La vie sur Terre aurait pu commencer grâce aux “micro-fulgurations” dans des gouttes d’eau créées par les vagues se brisant ou des cascades. Pour prouver que ces petites décharges électriques possédaient l’énergie nécessaire à la synthèse des molécules organiques, le professeur Zare et ses collègues ont d’abord étudié comment les gouttes d’eau développaient des charges différentes lors d’une vaporisation ou d’un éclaboussement.
“Les plus grosses gouttes transportent souvent des charges positives, tandis que les plus petites ont une charge négative – expliquent les chercheurs – . Lorsque les gouttes de charges opposées se rapprochent, des étincelles se forment entre elles.”
Ces éclats de lumière, appelés micro-fulgurations, sont trop petits pour être aperçus à l’œil nu, ce qui a poussé l’équipe à utiliser des caméras à haute vitesse pour les observer. “Bien qu’ils soient difficiles à percevoir, ils transportent beaucoup d’énergie” ajoutent les chercheurs, en mesurant leur effet dans un mélange gazeux à température ambiante.
En particulier, lorsque l’eau a été vaporisée dans une atmosphère de gaz contenant de l’azote, du méthane, du dioxyde de carbone et de l’ammoniac (tous des gaz que l’on pense être présents sur la Terre primitive), les chercheurs ont observé la formation de molécules organiques avec des liaisons carbone-azote, y compris l’acide cyanhydrique, l’acide aminé glycine et l’uracile, l’une des bases azotées de l’ARN.
Selon l’équipe de chercheurs, ces résultats soutiennent l’idée que les éclairs n’étaient pas nécessairement à l’origine de la vie sur notre planète; les micro-fulgurations entre gouttes d’eau chargées opposément pourraient avoir suffi. “Les gouttes d’eau peuvent s’accumuler et générer cette réaction chimique – précise le professeur Zare – . Je pense que cette expérience répond à de nombreuses critiques adressées à l’hypothèse de Miller-Urey, qui évoquaient la rareté des éclairs ou l’immensité des océans; lorsque l’eau est sous forme de petites gouttes, elle n’est pas inoffensive, mais devient hautement réactive.”