Les conditions chimiques précises de la Terre primitive : la clé de l'émergence de la vie

Une étude récente menée par des chercheurs de l'ETH Zurich a permis d'affiner notre compréhension des paramètres chimiques extrêmement restreints ayant favorisé l'abiogenèse sur Terre. Publiés dans la prestigieuse revue Nature Astronomy, ces travaux scientifiques soulignent que la simple présence d'eau liquide et de températures clémentes ne suffisait pas à l'éclosion de la vie. Un facteur déterminant a été la concentration précise d'oxygène dans le manteau terrestre lors des phases initiales de la formation de notre planète, il y a environ 4,6 milliards d'années.

L'équipe de recherche, comprenant notamment Craig Walton, chercheur au sein de la fondation NOMIS–ETH, et la professeure Maria Schönbächler de l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH Zurich, a utilisé des simulations informatiques de pointe. Ces modèles ont démontré que la rétention d'éléments vitaux, tels que le phosphore — essentiel à la structure de l'ADN et de l'ARN ainsi qu'à l'énergie cellulaire — et l'azote — indispensable à la synthèse des protéines —, est extrêmement sensible aux niveaux d'oxygène durant la période cruciale de formation du noyau planétaire. Walton et Schönbächler concluent ainsi que la Terre s'est formée dans une « zone Boucle d'or » chimique tout à fait unique.

Les simulations numériques révèlent un équilibre fragile et complexe : si le taux d'oxygène avait été légèrement plus élevé, l'azote se serait dissipé dans l'espace, rendant impossible la formation des protéines. À l'inverse, avec un taux d'oxygène plus faible, le phosphore se serait retrouvé irrémédiablement piégé dans le noyau métallique, devenant inaccessible pour les processus biochimiques de surface. La professeure Schönbächler, dont l'expertise s'appuie sur l'analyse rigoureuse d'échantillons rapportés par les missions spatiales Hayabusa2 et OSIRIS-Rex, insiste sur l'importance capitale de ces conditions géochimiques. Ces découvertes remettent d'ailleurs en question l'habitabilité de planètes comme Mars, qui semble s'être formée en dehors de cette fenêtre chimique étroite.

Cette recherche marque un tournant majeur en astrobiologie, déplaçant l'attention de la recherche traditionnelle d'eau liquide vers un filtre chimique beaucoup plus subtil lié à l'oxygénation planétaire précoce. Alors que les théories antérieures sur l'abiogenèse privilégiaient l'hypothèse d'une atmosphère réductrice avec un très faible contenu en oxygène libre, cette nouvelle étude souligne la nécessité d'un niveau d'oxygène intermédiaire et parfaitement équilibré au moment précis de l'accrétion du noyau. Craig Walton souligne à ce titre que la capacité exceptionnelle de la Terre à abriter la vie est le résultat d'une véritable « chance chimique » à l'échelle cosmique.

Les conclusions de cette étude suggèrent que la quête de vie extraterrestre doit désormais accorder une attention particulière à la composition chimique des étoiles hôtes, car celle-ci influence directement la chimie interne des planètes en formation. Cette perspective ouvre de nouveaux horizons pour des initiatives telles que le pôle de recherche NCCR « Genesis », dirigé par l'ETH Zurich, qui fusionne les sciences de la Terre, la chimie et la biologie pour répondre aux questions fondamentales sur l'origine de la vie. En somme, l'apparition de la vie exige non seulement la présence de briques élémentaires, mais aussi leur conservation sous une forme biodisponible dans le manteau, ce qui constitue un concours de circonstances géochimiques exceptionnellement rare dans l'univers.