Un élément essentiel pour la vie sur Terre a enfin été trouvé sur une comète
Les comètes ont-elles fourni les éléments essentiels à la vie sur Terre ?
Une nouvelle étude utilisant les données de la mission Rosetta de l’ESA montre que la comète contient l’élément essentiel à la vie, le phosphore.
Des chercheurs de l’Université de Turku en Finlande ont mené cette recherche. L’auteur principal de l’étude est Esko Gardner, un astrophysicien et ingénieur logiciel.
Le titre de l’ouvrage est « The detection of solid phosphorus and fluorine in the dust from the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko », et il est publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Les éléments bruts de la vie sont connus sous le nom de CHNOPS, qui signifie Carbone, Hydrogène, Azote, Oxygène, Phosphore et Soufre. Les combinaisons de ces six éléments chimiques constituent la grande majorité des molécules biologiques sur Terre. Ensemble, ils représentent près de 98 % de la matière vivante de la Terre.
Les scientifiques avaient déjà trouvé les cinq autres dans des comètes, la découverte du phosphore pourrait donc être la dernière pièce de ce puzzle.
L’équipe de chercheurs a trouvé le phosphore et le fluor dans le coma interne de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ils étaient présents dans des particules solides collectées à quelques kilomètres seulement de la comète par l’instrument COSIMA (COmetary Secondary Ion Mass Analyser) de Rosetta.
Les particules ont été collectées sur les plaques cibles de l’instrument, qui ont ensuite été photographiées à distance. Les particules individuelles ont été sélectionnées dans les images et ensuite mesurées avec un spectromètre de masse.
Tout cela a été fait depuis la Terre avant que Rosetta ne termine sa mission par un crash contrôlé sur la comète 67P fin septembre 2016.
On a déjà trouvé du phosphore dans les comètes. Dans un article de 1987, les chercheurs ont annoncé la détection de phosphore dans la poussière de la comète de Halley. Mais il s’agissait probablement de phosphore atomique contenu dans un minéral incertain et chimiquement indisponible.
Puis, en 2006, le vaisseau spatial Stardust de la NASA a renvoyé des échantillons de la comète 81P/Wild. Les chercheurs ont trouvé une seule particule contenant du phosphore, qui était associée au calcium.
Les scientifiques ont conclu que le phosphore était « très probablement contenu dans une particule d’apatite ». Il était aussi probablement indisponible.
Cette nouvelle découverte est différente : cette fois-ci, les chercheurs ont trouvé des ions de phosphore dans des particules solides, soit dans des minéraux, soit dans du phosphore métallique.
« Nous avons montré que les minéraux d’apatite ne sont pas la source du phosphore, ce qui implique que le phosphore découvert se présente sous une forme plus réduite et peut-être plus soluble », a déclaré le chef de projet Harry Lehto du département de physique et d’astronomie de l’université de Turku.
Le communiqué de presse accompagnant les recherches indique que « c’est la première fois que des éléments CHNOPS nécessaires à la vie sont trouvés dans la matière cométaire solide ».
Cette nouvelle découverte est importante pour comprendre comment la vie est apparue sur Terre. Le phosphore est essentiel à la vie sur Terre, mais s’il est enfermé dans un minéral apatite, il est largement hors d’atteinte. S’il est sous sa forme gazeuse, il est également inapproprié.
Mais le phosphore récemment découvert est plus disponible. Comme l’écrivent les auteurs dans leur article, « Dans le processus de formation de la vie, des composés phosphorés réactifs solubles dans l’eau ont été nécessaires pour convertir les précurseurs de nucléotides par phosphorylation en nucléotides actifs ».
Le phosphore est l’une des pièces manquantes du puzzle de la vie sur Terre. Il manquait de molécules contenant du phosphore soluble au début de la vie sur Terre. Des expériences ont montré que le phosphore soluble pouvait jouer un rôle essentiel dans l’origine des molécules biologiques.
« Il a été démontré expérimentalement que le P, le HCN et le H2S solubles peuvent servir de matière première appropriée pour la synthèse prébiotique de nucléotides, d’acides aminés et de phosphoglycérine », écrivent les auteurs.
Une brève explosion de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. (ESA/Rosetta)
Mais la manière la plus efficace de produire ces molécules biologiques implique des formes très réduites de phosphore. Ces formes de phosphore se trouvent principalement dans les matériaux météorologiques, ou éventuellement dans le phosphore élémentaire.
Jusqu’à présent, on savait que les météorites, ou peut-être des processus géochimiques, étaient responsables des matériaux phosphoriques prébiotiques nécessaires à la vie.
Mais cette étude montre que, avec le CHNO et le S, on sait maintenant que le P est présent dans les comètes, et que ces comètes pourraient avoir fourni du P aux débuts de la Terre.
Mais l’idée de la livraison des comètes pose toujours un problème. Si l’impact est trop énergique, les matériaux peuvent être détruits ou altérés. L’équipe à l’origine de cette nouvelle recherche pense avoir une réponse à ce problème.
« Il est concevable que les premiers impacts de comètes sur la surface de la planète aient été moins énergétiques, par rapport aux impacts des météorites lourdes et pierreuses, préservant ainsi les molécules prébiotiques dans un état plus intact. »
Les chercheurs restent prudents quant à leurs résultats. Les résultats montrent que les éléments nécessaires à la vie peuvent provenir des comètes, mais ces composés doivent être solubles et disponibles. Ils ne peuvent pas être enfermés dans des minéraux.
« La solubilité du phosphore cométaire détecté à partir du 67P/C-G n’est pas claire, mais nous pouvons conclure qu’il ne peut s’agir de l’Apatite, qui est une source minérale commune de phosphore dans les météorites. En outre, d’autres minéraux de phosphate sont peu probables, car nous n’avons pas pu trouver une contribution cométaire claire de PO2 ? et PO3 ? »
Alors, quelle est la prochaine étape ?
Les auteurs pensent qu’une mission de retour d’échantillons de comètes est nécessaire pour faire avancer l’idée de la livraison de la comète CHNOPS.
« La présence de tous les éléments de CHNOPS donne une bonne base pour une future mission de retour d’échantillons à une comète. Cela pourrait confirmer la présence de tous les composés et de leurs sources minérales éventuelles, ainsi que la solubilité éventuelle de la matière. Cela permettrait également une analyse complète des quantités relatives de ces éléments CHNOPS. »
La mission Stardust de la NASA a capturé et renvoyé des matériaux de poussière de comète provenant du coma de la comète 81P/Wild 2. Et les scientifiques ont beaucoup appris de ces échantillons. Mais ces échantillons, bien qu’importants, ont souffert de certaines limitations.
Dans le rapport « The Comet Coma Rendezvous Sample Return (CCRSR) Mission Concept – The Next Step Beyond Stardust », les auteurs soulignent que « ces échantillons ont cependant des limites importantes, car ils ont été collectés en nombre modeste à des hypervitesses élevées et représentent un échantillon aléatoire unique du coma (un échantillon “instantané”) ».
Comment cela pourrait-il être amélioré ? Dans le même rapport, les auteurs décrivent à quoi ressemblerait une mission améliorée de retour d’échantillons de comètes.
« Cette mission utilise un vaisseau spatial conçu pour rencontrer une comète, faire des observations prolongées dans le coma cométaire (mais ne pas atterrir sur la comète), recueillir doucement plusieurs échantillons de coma représentant différents sites sources, et les ramener sur Terre pour les étudier. »
Les avantages ? « Tout d’abord, les échantillons seront capturés à des vitesses bien plus faibles, ce qui éliminera la destruction et l’altération des échantillons pendant la collecte, et entraînera le retour d’un matériel beaucoup plus vierge, en particulier des matières organiques et des minéraux fragiles. »
Cette mission améliorée permettrait également de recueillir des échantillons provenant du coma et de jets de gaz volatils. Elle permettrait également de collecter beaucoup plus de matériel, ce qui rendrait l’échantillon plus pertinent sur le plan statistique.
Pour l’instant, cette mission améliorée n’est qu’un concept. Et il n’y a pas de pénurie de concepts de mission valables. Il s’agit simplement de sélectionner les plus valables.
LA NASA ? ESA ? Vous m’écoutez ?
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
