Les dernières recherches de l'Université d'État de Pennsylvanie aux États-Unis montrent que des traces d'échantillons de poussière provenant de l'astéroïde « Bennu » modifient la compréhension traditionnelle de la communauté scientifique sur la façon dont les composants fondamentaux de la vie se sont formés dans l'univers. L’équipe de recherche a confirmé la présence d’une variété d’acides aminés dans la roche astéroïde vieille d’environ 4,6 milliards d’années. Ces échantillons ont été collectés et ramenés sur Terre par la sonde « OSIRIS-REx » de la NASA en 2023, confirmant que les matières premières de base de la vie sont bien présentes sur les corps extraterrestres. Cependant, la voie chimique par laquelle ces molécules naissent dans l’espace était auparavant une question ouverte.
De nouveaux résultats publiés dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) soulignent que certains acides aminés de l'échantillon "Bennu" ne sont pas formés de la manière que la communauté scientifique a longtemps supposée. La recherche montre qu’ils sont probablement nés dans un environnement glacé extrêmement froid et rayonnant, plutôt que dans un environnement avec de l’eau liquide chaude. Cette conclusion signifie que les conditions de formation des acides aminés, les « éléments constitutifs » de la vie, sont beaucoup plus souples et diversifiées qu’on ne l’imaginait auparavant. Il existe peut-être des coins de l’univers apparemment plus hostiles qui ont encore le potentiel de produire des matières premières nécessaires à la vie.
Allison Baczynski, co-premier auteur de l'article et professeur adjoint de recherche au Département des sciences de la Terre de Penn State, a déclaré que cette découverte "renverse notre vision traditionnelle de la façon dont les acides aminés sont produits sur les astéroïdes", montrant que les acides aminés ne se limitent pas à la formation d'environnements chauds et aqueux, mais peuvent naître dans une variété de voies et de conditions différentes.
Afin de découvrir les secrets de la composition chimique de la poussière de « Bennu », l'équipe de recherche n'a utilisé qu'environ « une cuillère à café » d'échantillons précieux et s'est appuyée sur des instruments spéciaux pour effectuer une analyse détaillée de la composition isotopique. Ces instruments mesurent d’infimes différences dans les masses atomiques des éléments, fournissant ainsi des « empreintes digitales » permettant de retracer l’histoire des réactions chimiques. L’analyse s’est concentrée sur l’acide aminé le plus simple, la glycine, une molécule composée de seulement deux atomes de carbone considérée comme un marqueur important pour retracer la chimie de la vie prébiotique.
Les acides aminés peuvent être liés entre eux pour former des protéines, et les protéines sont impliquées dans presque toutes les fonctions biologiques, de la construction des structures cellulaires à la catalyse des réactions chimiques. La glycine a une structure simple et des voies de production diverses, donc si elle est trouvée sur des comètes ou des astéroïdes, cela renforcera souvent l'idée que certaines des premières matières premières chimiques nécessaires à la vie pourraient avoir été synthétisées dans l'espace interstellaire bien avant la formation des planètes, et transportées à la surface de la jeune Terre à travers les météorites et la poussière.
Dans l'ancien modèle dominant, les scientifiques croyaient généralement que les acides aminés étaient principalement produits par ce qu'on appelle la « synthèse de Strecker » : l'acide cyanhydrique, l'ammoniac et les aldéhydes ou cétones réagissent dans un environnement liquide et aqueux pour former des molécules d'acides aminés. Cependant, la signature isotopique des échantillons de Bennu indique une voie complètement différente. Les chercheurs ont découvert que les rapports isotopiques de ces glycines ne sont pas cohérents avec la voie chimique classique de la phase aqueuse et sont plus cohérents avec les résultats de réactions complexes dans des couches de glace à basse température et sous un fort rayonnement, ce qui suggère qu'elles pourraient provenir des régions glacées du système solaire externe au début du système solaire.
Bachinski a souligné que la Penn State University a spécialement modifié l'instrument analytique pour lui permettre de mesurer les isotopes dans une matière organique en abondance extrêmement faible ; Sans cette avancée technologique, cette découverte n’aurait peut-être pas été réalisée du tout. Les membres de l'équipe impliqués dans la recherche comprennent le professeur de sciences de la Terre Christopher House, la « professeure de l'Université Ivan Pugh » Katherine Freeman, la chercheuse postdoctorale Ophélie McIntosh et la doctorante en sciences de la Terre Mila Matney.
Pour mieux comprendre le caractère unique des acides aminés de Bennu, les chercheurs l'ont comparé aux acides aminés de la célèbre météorite du comté de Melbourne, la météorite Murchison. La météorite Murchison est tombée en Australie en 1969 et constitue un échantillon « de référence » pour l'étude des molécules organiques dans les météorites carbonées. La comparaison montre qu'il existe de fortes différences entre les deux : la signature isotopique des acides aminés dans la météorite Murchison montre qu'ils sont plus susceptibles de s'être formés dans un environnement avec de l'eau liquide et des températures relativement douces. De telles conditions peuvent exister sur le corps parent de la météorite et sont similaires à l’environnement de la Terre primitive.
McIntosh souligne que les acides aminés sont cruciaux car la science reconnaît généralement qu’ils ont joué un rôle central dans l’origine de la vie sur Terre. Cette étude a révélé que les profils isotopiques des acides aminés de l'échantillon « Bennu » sont complètement différents de ceux de la météorite Murchison, ce qui indique que leurs objets parents sont probablement nés dans des régions du système solaire avec des environnements chimiques très différents. Cela renforce encore l’idée selon laquelle il existait une variété de « niches écologiques » chimiques différentes à l’intérieur du système solaire primitif, offrant une étape diversifiée pour la génération de matières premières nécessaires à la vie.
La recherche soulève également de nouvelles énigmes. Les molécules d'acides aminés existent généralement sous deux formes « chirales » qui sont des images miroir l'une de l'autre, semblables aux mains gauche et droite de l'homme. On pensait que les deux molécules en image miroir présenteraient des caractéristiques isotopiques similaires. Cependant, dans cette analyse, il y avait une différence significative dans la composition isotopique de l’azote des formes chirales gauche et droite d’un acide aminé appelé acide glutamique dans l’échantillon « Bennu ». Pourquoi des molécules chimiquement presque identiques, reflétant des images uniquement dans une configuration spatiale, laissent-elles des « signatures » isotopiques si différentes ? Il n’y a actuellement aucune réponse à cette question.
Les scientifiques pensent que comprendre les raisons de cette différence pourrait nous ouvrir une nouvelle fenêtre pour comprendre la génération et l’évolution des éléments constitutifs de la vie dans tout le système solaire. Bachinsky a admis qu'il y a actuellement "plus de questions que de réponses" et l'équipe prévoit de continuer à analyser davantage d'échantillons de météorites provenant de différentes sources pour tester si leurs acides aminés présentent des différences similaires à celles de Murchison et "Bennu", ou s'ils présenteront des voies de formation et des environnements plus diversifiés.
Cette recherche a été financée par plusieurs programmes, notamment le programme New Frontiers de la NASA (qui a financé la mission OSIRIS-REx), ainsi que par des projets de coopération en matière de recherche scientifique connexes au Goddard Space Flight Center de la NASA et par le programme de partenariat CRESST II. Les collaborateurs comprennent également des scientifiques de la Division d'exploration du système solaire Goddard de la NASA, ainsi que des chercheurs de l'Université Rowan, du Musée américain d'histoire naturelle et du Laboratoire lunaire et planétaire de l'Université de l'Arizona, dont le chercheur principal d'OSIRIS-REx, Dante S. Lauretta.
Dans l’ensemble, ce que révèlent les échantillons de poussière de « Bennu » est un univers plus « tolérant » qu’on ne l’imaginait : au plus profond de l’espace froid et rempli de radiations, loin de l’étoile, les éléments constitutifs de la vie peuvent également se former tranquillement. Cette compréhension élargit non seulement l'imagination de l'humanité quant à la possibilité d'une vie extraterrestre, mais ajoute également une nouvelle perspective à la question fondamentale : « d'où venons-nous ?