Aux frontières du vivant
Chimie prébiotique & origines de la vie
L'eau, les acides aminés, les sucres, les bases nucléiques : presque toutes les briques élémentaires du vivant ont déjà été identifiées dans l'espace. L'astrochimie ne dit pas comment la vie est apparue, mais elle décrit le stock chimique disponible à son démarrage.
Des acides aminés dans les météorites
L'analyse de la météorite Murchison reste un événement fondateur. Plus de quatre-vingts acides aminés y ont été identifiés depuis 1969, dont la glycine, l'alanine et l' acide glutamique. La répartition entre énantiomères droit et gauche est presque équilibrée, à un léger excès près qui interpelle depuis cinquante ans : la chiralité du vivant aurait-elle hérité d'une asymétrie cosmique ?
Les échantillons de l'astéroïde Ryugu rapportés par Hayabusa-2 ont confirmé en 2022-2023 la présence de plusieurs dizaines d'acides aminés et de bases nucléiques (uracile, niacine), dans un objet qui n'a jamais traversé d'atmosphère. Les analyses récentes des grains de Bennu, livrés par OSIRIS-REx, prolongent ce constat.
« Les acides aminés ne sont pas le résultat de la vie : ils la précèdent. »
Des sucres en formation stellaire
En 2000, le glycolaldéhyde — le plus simple des sucres — était détecté pour la première fois en direction du nuage Sgr B2(N). En 2012, ALMA retrouvait cette molécule autour du protoétoile IRAS 16293-2422, à seulement 60 unités astronomiques de l'objet central. La conclusion fut frappante : un précurseur direct du ribose existe déjà à la distance où se formeront les comètes et les planètes.
Plus récemment, la détection d'éthylène glycol et de diols dans les hot corinos étend la liste. La voie de formation présumée passe par la chimie sur les glaces : H₂CO et CH₃OH réagissent à la surface des grains, et leur sublimation libère ensuite les produits dans le gaz observable.
La chiralité, mystère ancien
Les molécules biologiques sont presque toutes homochirales : les acides aminés du vivant sont gauches, les sucres droits. Aucune raison purement chimique n'impose ce choix. D'où vient-il ?
En 2016, l'équipe de Brett McGuire et Brandon Carroll a annoncé la première détection d'une molécule chirale dans l'espace, l' oxyde de propylène (CH₃CHCH₂O), en direction de Sgr B2(N). La radioastronomie ne distingue pas directement les deux énantiomères, mais cette détection ouvre la voie à des observations polarimétriques susceptibles, un jour, de mesurer un excès énantiomérique cosmique.
Plusieurs hypothèses coexistent : irradiation par lumière polarisée circulairement dans les régions de formation stellaire, asymétries induites par les rayons cosmiques, héritage d'une chimie de surface sur grains chiraux. Aucune n'est pour l'instant tranchée.
Le rôle décisif des glaces interstellaires
Au cœur des nuages froids, les molécules les plus volatiles s'accrochent aux grains de poussière et y forment des manteaux de glace successifs : H₂O, CO, CO₂, CH₃OH, NH₃. Ces glaces sont bombardées par les rayons cosmiques et par le rayonnement ultraviolet secondaire qu'ils engendrent. Sous cet apport d'énergie, une chimie en phase solide patiente fabrique, à 10 K, des molécules organiques complexes que la phase gazeuse ne peut pas former.
Les expériences de laboratoire — à Leiden, à Cergy, à Catane, à Madrid — reproduisent ces conditions et identifient régulièrement de nouveaux produits : glycolaldéhyde, glycérol, glycine, formamide, et jusqu'aux ribose et désoxyribose dans certaines simulations. Le JWST cartographie aujourd'hui ces glaces dans les protoétoiles avec une précision sans précédent.
Le formamide, brique universelle ?
Formamide (NH₂CHO) — détecté pour la première fois dans Sgr B2 en 1971, omniprésent dans les hot corinos, identifié dans les comètes et les météorites. Cette petite molécule a la particularité de pouvoir donner naissance, par chimie thermique simple, à plusieurs bases nucléiques, à des acides aminés et à des sucres.
Plusieurs équipes — dont celle de Raffaele Saladino à Viterbe et celle de Cécile Cottin à Créteil — défendent l'hypothèse que le formamide serait un précurseur universel de la chimie prébiotique : disponible partout dans les milieux interstellaires, condensable sur les jeunes planètes, capable de former à lui seul une grande partie de la chimie du vivant.
Et la panspermie ?
L'idée que la vie elle-même — et non seulement ses précurseurs — aurait voyagé d'un astre à un autre reste une hypothèse marginale et largement spéculative. La survie de cellules à travers le rayonnement cosmique, les cycles thermiques et les chocs d'impact pose des problèmes considérables.
L'astrochimie privilégie une formulation plus modeste mais plus robuste : ce sont les matières premières du vivant qui ont été distribuées par les comètes et les météorites sur la jeune Terre, fournissant un stock initial à une chimie qui, ensuite, a fait le reste. Cette image-là est solidement étayée.