La vie extraterrestre ne ressemble peut-être pas du tout à celle sur Terre

 La vie extraterrestre ne ressemble peut-être pas du tout à celle sur Terre − c'est pourquoi les astrobiologistes élaborent un cadre pour étudier l'évolution des systèmes complexes

Publié : 6 décembre 2024, 14 :43 CET

Source :

https://theconversation.com/extraterrestrial-life-may-look-nothing-like-life-on-earth-so-astrobiologists-are-coming-up-with-a-framework-to-study-how-complex-systems-evolve-243531

Nous n'avons qu'un seul exemple de biologie qui se forme dans l'univers – la vie sur Terre. Mais que se passerait-il si la vie pouvait se former autrement ? Comment chercher-on la vie extraterrestre quand on ne sait pas à quoi pourrait ressembler la vie extraterrestre ?

 Ces questions préoccupent les astrobiologistes, qui sont des scientifiques qui cherchent la vie au-delà de la Terre. Les astrobiologistes ont tenté d'établir des règles universelles qui régissent l'émergence de systèmes physiques et biologiques complexes, tant sur Terre qu'au-delà.

 Je suis astronome  et j'ai beaucoup écrit sur l'astrobiologie. Grâce à mes recherches, j'ai appris que la forme la plus abondante de vie extraterrestre est probablement microbienne, car les cellules uniques peuvent se former plus facilement que les grands organismes. Mais au cas où il existerait de la vie extraterrestre avancée, je fais partie du conseil consultatif international du groupe qui conçoit des messages à transmettre à ces civilisations.

 Détection de vie au-delà de la Terre

Depuis la première découverte d'une exoplanète en 1995, plus de 5 000 exoplanètes, ou planètes orbitant autour d'autres étoiles, ont été découvertes.

 Beaucoup de ces exoplanètes sont petites et rocheuses, comme la Terre, et se trouvent dans les zones habitables de leurs étoiles. La zone habitable est la plage de distance entre la surface d'une planète et l'étoile qu'elle orbite, ce qui permettrait à la planète d'avoir de l'eau liquide, et ainsi de soutenir la vie telle que nous la connaissons sur Terre.

 L'échantillon d'exoplanètes détecté jusqu'à présent prévoit 300 millions d'expériences biologiques potentielles dans notre galaxie – soit 300 millions de lieux, y compris des exoplanètes et d'autres corps comme les lunes, avec des conditions adaptées à l'émergence biologique.

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 L'incertitude pour les chercheurs commence par la définition de la vie. Il semble que définir la vie devrait être facile, puisque nous connaissons la vie quand nous la voyons, que ce soit un oiseau volant ou un microbe se déplaçant dans une goutte d'eau. Mais les scientifiques ne s'accordent pas sur une définition, et certains pensent qu'une définition globale pourrait ne pas être possible.

 La NASA définit la vie comme une « réaction chimique auto-entretenue capable d'évolution darwinienne ». Cela signifie des organismes dotés d'un système chimique complexe qui évoluent en s'adaptant à leur environnement. L'évolution darwinienne affirme que la survie d'un organisme dépend de son fitness dans son environnement. L'évolution de la vie sur Terre a progressé sur des milliards d'années, passant des organismes unicellulaires aux grands animaux et autres espèces, y compris les humains.

 L'évolution est le processus de changement dans les systèmes. Elle peut décrire comment un groupe de quelque chose devient plus complexe – voire simplement différent – au fil du temps. Les exoplanètes sont éloignées et des centaines de millions de fois plus faibles que leurs étoiles parentes, donc leur étude est un défi. Les astronomes peuvent inspecter les atmosphères et les surfaces d'exoplanètes semblables à la Terre grâce à une méthode appelée spectroscopie pour rechercher des signatures chimiques de la vie.

 La spectroscopie pourrait détecter des signatures d'oxygène dans l'atmosphère d'une planète, que les microbes appellent des algues bleu-vert créées par la photosynthèse sur Terre il y a plusieurs milliards d'années, ou des signatures chlorophylles, qui indiquent la vie végétale.

 La définition de la vie par la NASA soulève des questions importantes mais sans réponse. L'évolution darwinienne est-elle universelle ? Quelles réactions chimiques peuvent mener à la biologie hors Terre ?

 Évolution et complexité

Toute la vie sur Terre, d'une spore fongique à une baleine bleue, a évolué à partir d'un ancêtre microbien commun il y a environ 4 milliards d'années. Les mêmes processus chimiques sont observés chez tous les organismes vivants sur Terre, et ces processus pourraient être universels. Ils peuvent aussi être radicalement différents ailleurs.

 En octobre 2024, un groupe diversifié de scientifiques s'est réuni pour réfléchir différemment de l'évolution. Ils voulaient prendre du recul et explorer quels types de processus ont créé l'ordre dans l'univers – biologique ou non – afin de comprendre comment étudier l'émergence de la vie totalement différente de la vie sur Terre. Deux chercheurs présents ont soutenu que des systèmes complexes de produits chimiques ou de minéraux, dans des environnements permettant à certaines configurations de mieux persister que d'autres, évoluent pour stocker de plus grandes quantités d'informations. Avec le temps, le système deviendra plus diversifié et complexe, acquérant les fonctions nécessaires à la survie, grâce à une sorte de sélection naturelle. Ils ont émis l'hypothèse qu'il pourrait exister une loi pour décrire l'évolution d'une grande variété de systèmes physiques. L'évolution biologique par sélection naturelle n'en serait qu'un exemple parmi d'autres.

 En biologie, l'information fait référence aux instructions stockées dans la séquence de nucléotides sur une molécule d'ADN, qui constituent collectivement le génome d'un organisme et dictent à quoi l'organisme ressemble et comment il fonctionne. Si l'on définit la complexité en termes de théorie de l'information, la sélection naturelle fera qu'un génome devient plus complexe à mesure qu'il stocke plus d'informations sur son environnement.

La complexité peut être utile pour mesurer la frontière entre la vie et la non-vie.

Cependant, il est erroné de conclure que les animaux sont plus complexes que les microbes. L'information biologique augmente avec la taille du génome, mais la densité d'information évolutive diminue. La densité d'information évolutive est la fraction de gènes fonctionnels dans le génome, ou la fraction du matériel génétique total qui exprime l'aptitude à l'environnement. Les organismes que l'on considère comme primitifs, comme les bactéries, possèdent des génomes à forte densité d'information et semblent donc mieux conçus que les génomes des plantes ou des animaux. Une théorie universelle de la vie reste insaisissable. Une telle théorie inclurait les concepts de complexité et de stockage d'information, mais elle ne serait pas liée à l'ADN ni aux types particuliers de cellules que l'on trouve en biologie terrestre.

 Implications pour la recherche de la vie extraterrestre

Les chercheurs ont exploré des alternatives à la biochimie terrestre. Tous les organismes vivants connus, des bactéries aux humains, contiennent de l'eau, et c'est un solvant essentiel à la vie sur Terre. Un solvant est un milieu liquide qui facilite les réactions chimiques d'où la vie pourrait émerger. Mais la vie pourrait potentiellement émerger d'autres solvants également. Les astrobiologistes Willam Bains et Sara Seager ont exploré des milliers de molécules pouvant être associées à la vie. Les solvants plausibles incluent l'acide sulfurique, l'ammoniac, le dioxyde de carbone liquide et même le soufre liquide. La vie extraterrestre pourrait ne pas être basée sur le carbone, qui constitue l'épine dorsale de toutes les molécules essentielles de la vie – du moins ici sur Terre. Il se peut même qu'elle n'ait même pas besoin d'une planète pour survivre. Les formes avancées de vie sur des planètes extraterrestres pourraient être si étranges qu'elles en seraient méconnaissables. Alors que les astrobiologistes tentent de détecter la vie hors de la Terre, ils devront faire preuve de créativité.

 Une stratégie consiste à mesurer les signatures minérales sur les surfaces rocheuses des exoplanètes, puisque la diversité minérale suit l'évolution biologique terrestre. Au fur et à mesure que la vie évoluait sur Terre, elle a utilisé et créé des minéraux pour les exosquelettes et les habitats. Les cent minéraux présents lors de la formation de la vie ont atteint environ 5 000 aujourd'hui.

Par exemple, les zircons sont de simples cristaux de silicate qui datent de l'époque précédant le début de la vie. Un zircon trouvé en Australie est le plus ancien morceau connu de la croûte terrestre. Mais d'autres minéraux, comme l'apatite, un minéral complexe de phosphate de calcium, sont créés par la biologie. L'apatite est un ingrédient principal dans les os, les dents et les écailles de poisson. Une autre stratégie pour trouver la vie différente de celle de la Terre consiste à détecter des preuves d'une civilisation, comme des lumières artificielles ou le polluant industriel dioxyde d'azote dans l'atmosphère. Ce sont des exemples de traces de vie intelligente appelées Technosignature.

 On ne sait pas comment ni quand une première détection de vie au-delà de la Terre aura lieu. Cela pourrait se faire dans le système solaire, ou en flairant les atmosphères des exoplanètes, ou en détectant des signaux radio artificiels provenant d'une civilisation lointaine. La recherche est une route sinueuse, pas un chemin simple. Et c'est pour la vie telle que nous la connaissons – pour la vie que nous ne connaissons pas, tout est possible.

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