À quoi pourraient ressembler des formes de vie alternatives, extraterrestres ?

• La vie sur Terre (et donc toute la vie que nous connaissons) repose sur le carbone et l’eau.
• Le carbone et l’eau constituent d’excellents ingrédients pour fabriquer la vie, mais de nombreux autres éléments pourraient servir à leur place dans les bonnes conditions.
• Quelles sont ces formes alternatives de vie et dans quelles conditions pourraient-elles s’épanouir ?

Toute vie sur Terre, et donc, toute vie que nous avons observée dans l’univers, partage quelques caractéristiques de base. Ses structures moléculaires sont construites à l’aide de carbone, elle s’appuie sur l’eau pour agir comme un solvant et faciliter les réactions chimiques, et elle utilise l’ADN ou l’ARN comme plans.

Ces qualités semblent si omniprésentes que la plupart des composés que nous pouvons trouver et qui contiennent du carbone sont appelés composés organiques. Le carbone fonctionne très bien comme base de la chimie de la vie. Il peut se lier à de nombreuses molécules, construire des structures suffisamment grandes pour être biologiquement pertinentes, et ses liaisons sont solides et stables. L’utilisation de l’eau et de l’ADN/ARN sont également apparemment bien réglés pour permettre à la vie d’exister.

Mais ce n’est pas parce que ces propriétés de la vie sont vraies sur Terre qu’elles le sont partout. En fait, nous pouvons facilement imaginer différents environnements où d’autres formes de vie peuvent exister. Voici quelques-unes des principales façons dont nous pensons que la vie peut varier de la norme que nous voyons sur Terre.

Silicone

Lei Chen et Yan Liang (BeautyOfScience.com) pour Caltech

Un rendu d’artiste de la vie à base d’organosilicium. Les composés organosiliciés contiennent des liaisons carbone-silicium.

La même substance qui constitue les puces d’ordinateur et les circuits électriques peut aussi constituer la vie quelque part dans l’univers. Le carbone peut former des liaisons avec jusqu’à quatre autres atomes à la fois, se lier à l’oxygène et former des chaînes de polymères, autant d’éléments qui le rendent idéal pour la chimie complexe de la vie. Le silicium, qui se trouve juste en dessous du carbone sur le tableau des éléments, partage également ces caractéristiques.

Malgré ces qualités, le silicium reste assez limité comme base de la vie. Il ne peut former des liaisons stables qu’avec un nombre limité d’autres éléments ; ses polymères seraient très monotones, ce qui limiterait sa capacité à former les composés complexes nécessaires à la vie ; et la chimie du silicium n’est pas stable dans les environnements aqueux, ou aqueux. Un autre problème est que lorsque le carbone s’oxyde, il forme du dioxyde de carbone, un gaz facilement expulsable. Lorsque le silicium s’oxyde, il forme du dioxyde de silicium, également connu sous le nom de silice, de quartz ou de sable. Ces déchets solides poseraient de sérieux problèmes mécaniques à toute forme de vie à base de silicium. Une telle forme de vie hypothétique excréterait des briques de sable chaque fois qu’elle prendrait une respiration, ce qui rendrait les vacances à la plage un peu plus horribles.

Dans certaines conditions, la chimie à base de silicium pourrait être plus favorable à la vie que celle à base de carbone. La chimie du silicium serait également beaucoup plus propice à la vie dans des océans d’éléments froids que nous n’associons pas habituellement à la vie, comme l’azote liquide, le méthane, l’éthane, le néon et l’argon. De tels endroits existent dans l’univers, notamment dans notre propre système solaire : L’une des principales caractéristiques de la plus grande lune de Saturne, Titan, est ses lacs d’éthane et de méthane liquides.

Ammonia

Une représentation d’artiste d’un monde avec une vie basée sur l’ammoniac.Ittiz

La plupart des réactions chimiques dont dépend la vie ont lieu dans un environnement aqueux. L’eau dissout de nombreuses molécules différentes – c’est un solvant, et avoir un bon solvant est une condition préalable pour le type de chimie qui donne naissance à la vie.

Comme l’eau, l’ammoniac est également commun dans toute la galaxie. Il est également capable de dissoudre des composés organiques comme l’eau, et, contrairement à l’eau, il peut aussi dissoudre certains composés métalliques, ce qui ouvre la possibilité d’une chimie plus intéressante pour les êtres vivants.

Cependant, l’ammoniac est également inflammable en présence d’oxygène ; sa tension superficielle est beaucoup plus faible que celle de l’eau, ce qui rend difficile le maintien des molécules prébiotiques ensemble pendant très longtemps ; et ses points de fusion et d’ébullition sont beaucoup plus bas que ceux de l’eau, à -78°C et -33,15°C, respectivement. Ainsi, la chimie de la vie à base d’ammoniac serait beaucoup plus lente et, par conséquent, son métabolisme et son évolution seraient également plus lents. Une mise en garde importante s’impose toutefois : il s’agit des points de fusion et d’ébullition observés à la pression atmosphérique de la Terre. Sous des pressions plus élevées, ces valeurs augmenteraient.

L’une des caractéristiques passionnantes de la vie à base d’ammoniac est qu’elle pourrait exister en dehors de la zone dite d’habitabilité, ou de la plage où l’eau liquide peut exister. Titan, par exemple, pourrait contenir des océans d’ammoniac sous sa surface, et bien qu’il se trouve en dehors de la zone d’habitabilité de notre système solaire, il pourrait pour cette raison accueillir la vie. Les astrobiologistes désignent souvent Titan comme un site possible de formes de vie alternatives au sein de notre propre système solaire.

Chiralité alternative

De même qu’une personne peut être gauchère ou droitière, les molécules organiques le sont aussi. Ces molécules sont des images miroir les unes des autres, mais la vie, pour une raison quelconque, s’est retrouvée à utiliser un côté ou l’autre, ce qu’on appelle la chiralité. Les acides aminés, par exemple, sont « gauchers », tandis que les sucres de l’ARN et de l’ADN sont « droitiers ». Pour que ces molécules interagissent les unes avec les autres, elles doivent avoir le bon type de chiralité ; si des chaînes de protéines sont fabriquées avec des acides aminés de chiralité mixte, elles ne fonctionnent tout simplement pas. Mais une chaîne de protéines construite à partir d’acides aminés à chiralité droite, à l’opposé de ce qu’utilise la vie sur Terre, fonctionnerait parfaitement.

Toute l’écologie de la Terre dépend de cette convention. Pour pouvoir manger, nous devons consommer des aliments de la chiralité appropriée. Nous pouvons être infectés et nous défendre contre les infections de la chiralité appropriée. Tout sur Terre a la chiralité appropriée, donc cela fonctionne très bien.

Mais la vie extraterrestre pourrait évoluer pour utiliser la chiralité opposée à celle de la Terre. Cette vie serait fondamentalement assez similaire à la vie sur Terre – utilisant le carbone comme colonne vertébrale et l’eau comme solvant – mais elle interagirait avec nous de l’une des deux manières possibles. Premièrement, elle ne serait pas en mesure d’interagir du tout. Même si la vie microbienne essayait de manger une autre vie microbienne, les sucres « inversés » seraient indigestes, et les virus ne pourraient pas se lier aux cellules hôtes. Ce serait probablement une bonne chose, puisque nous ne voulons pas être infectés par des maladies extraterrestres.

Mais il y a des bestioles sur Terre qui ne mangent pas les nutriments chiraux, comme les cyanobactéries. Un microbe extraterrestre comparable serait capable de manger autant qu’il veut, de se reproduire indéfiniment, et ne serait jamais tenu en échec par des prédateurs puisqu’il serait lui-même de la mauvaise chiralité. Cela perturberait dramatiquement la chaîne alimentaire à une échelle apocalyptique.

Ces formes de vie alternatives ne sont pas les seules qui existent, mais elles sont parmi les plus probables. Une grande partie de ce que nous savons sur la chimie suggère que la vie à base de carbone et d’eau sera la plus commune dans l’univers, mais nous n’avons jamais eu qu’un seul échantillon à étudier : notre propre planète. Si nous trouvons de la vie sur d’autres mondes, nous aurons une idée encore plus précise de la façon dont les êtres vivants se forment.