Conditions nécessaires a l'apparition de la vie ?

[Geb]

Les observations faite à l'époque de la mécanique Newtonienne conforter l'a-priori métaphysique d'un espace et d'un temps absolu. Preuve irréfutable ?

Je n'ai pas envie de rentrer dans ce genre de débat. Ça me fait penser aux conspirationnistes qui pullulent sur Futura-Sciences. Ils viennent avec une idée complètement loufoque et ça fini irrémédiablement par un truc du style : "prouvez-moi que j'ai tort". C'est parce que ce genre de réaction est rencontré souvent par les modérateurs que j'y faisais référence.

Pour en revenir au sujet, ce n'est pas parce que la chimie du carbone en milieu aqueux pourrait être (du moins je le crois) une caractéristique quasi universelle de la vie, que des formes de vie extraterrestres seraient pour autant similaires à la nôtre au niveau moléculaire. Par exemple, même si j'éprouve fort peu d'intérêt pour les alternatives de type silicium ou ammoniac (pour les raisons que j'ai déjà présenté), je trouve d'autres alternatives dans le cadre de la chimie du carbone tout à fait dignes d'intérêt. Par exemple, on sait sans trop de difficulté imaginer des alternatives au support de l'information génétique : dans l'ADN presque tout est interchangeable ! Les analogues artificiels à l'ADN sont légions. Voir par exemple ici :

- Nucleic acid analogues
- Nucleoside analogues
- Nucleotide analog

Bien sûr, peut-être que la plupart de ces pistes ne seraient pas viables. D'ailleurs, poursuivre dans ces voies jusqu'à des systèmes viables pourraient poser des problèmes éthiques. Cela dit, ça montre la diversité des formes de vie potentielles offerte par la chimie du carbone en milieu aqueux.

Cordialement.
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[invite6c250b59]

je n'ai aucune preuve que d'autres éléments ne pourraient pas remplir ce rôle, même si j'ai la conviction qu'il n'y en a pas d'autres.

Ok merci, cela répond à ma question. Par curiosité, qu'est-ce qui t'a amené à cette conviction?

[Geb]

Ok merci, cela répond à ma question. Par curiosité, qu'est-ce qui t'a amené à cette conviction?

Je crois que les arguments les plus forts ont déjà été présentés dans cette discussion :

Par exemple, l'eau est un composé extrêmement polaire. Donc, c'est un excellent solvant pour les sels (comme NaCl) et des substances non ionisables polaires (oses, alcools, amines, carbonyles, etc...). La constante diélectrique de l'eau, qui traduit sa capacité à former des interactions dipolaires et à diminuer les attractions entre les molécules chargées est énorme !

De la même manière, le carbone est le seul élément connu capable d'endosser le rôle de colonne vertébrale d'une chaîne de molécules qui peut contenir des milliers de monomères liés entre eux. À ma connaissance, l'élément à la seconde place, le silicium, en est incapable, quelque soit les conditions de température ou de pression.

En outre, l'oxygène et le carbone étant respectivement les 3e et 4e éléments les plus abondants dans la Galaxie (les 2 premiers étant évidemment l'hydrogène et l'hélium), je pense que s'ils existent d'autres formes de vie dans la Voie Lactée, celles basées sur l'eau et la chimie du carbone devraient être de loin les plus fréquentes.

Pour en revenir au sujet, ce n'est pas parce que la chimie du carbone en milieu aqueux pourrait être (du moins je le crois) une caractéristique quasi universelle de la vie, que des formes de vie extraterrestres seraient pour autant similaires à la nôtre au niveau moléculaire. Par exemple, même si j'éprouve fort peu d'intérêt pour les alternatives de type silicium ou ammoniac (pour les raisons que j'ai déjà présenté), je trouve d'autres alternatives dans le cadre de la chimie du carbone tout à fait dignes d'intérêt.

En résumé :

- les propriétés physico-chimiques de l'eau est du carbone sont exceptionnelles.
- ils comptent parmi les éléments les plus répandus dans la Voie Lactée.
- les formes de vie potentielles rien qu'avec la chimie du carbone en milieu aqueux sont déjà très nombreuses.
- en outre, si des formes de vie très différentes existaient, on ne pourrait généralement pas les détecter (sauf civilisation technologique).

Donc, c'est avant tout parce que ces éléments sont uniques en leur genre, mais aussi parce que d'un point de vue pratique, je trouve beaucoup plus intéressant de passer mon temps à lire des publications sur une forme de vie :

- dont on sait qu'elle est possible,
- dont on peut supposer qu'elle est largement majoritaire,
- dont on peut expérimenter des variantes relativement facilement en laboratoire,
- dont la viabilité des variantes peut être testée sans trop de difficulté.
- dont on pourra déterminer à l'avenir (par des anomalies géochimiques), jusqu'à des distances interstellaires, qu'elle est possible.

Le chimiste Français Raulin s'est déjà exprimé sur la question, sous la forme de 4 courtes vidéos (environ 90 s chacune) pour la jeune Société Française d'Exobiologie (créée en 2009). J'ai été agréablement surpris de voir que nous étions, en gros (sauf peut-être au sujet de la panspermie), du même avis :

- Une vie différente ailleurs ?
- La même vie ailleurs ?
- La vie est-elle banale ?
- Sommes nous des extraterrestres ?

Cordialement.

[invite6c250b59]

Je crois que les arguments les plus forts ont déjà été présentés dans cette discussion :

Je ne comprend pas ta position. Il me semble bien évident que ce que tu as dis est soit circulaire (pourquoi les autres éléments ne peuvent remplir le rôle du carbone? les propriétés physico-chimiques de l'eau est du carbone sont exceptionnelles / avant tout parce que ces éléments sont uniques en leur genre) soit à côté de la question (d'un point de vue pratique je préfère m'intéresser à d'autres questions/on ne pourrait généralement pas détecter des formes de vie très différentes/les formes de vie carbonées sont déjà nombreuses/le carbone est répandu).

Le genre de réponse que j'espérais aurait été "récemment un vaste programme (de modélisation)/(d'expériences avec des enclumes à diamant) a montré que la chimie demeure très simple quel que soit les éléments pour une vaste gamme de température et de pression, excepté précisément pour la chimie carbonée usuelle sur Terre". A ma connaissance cela n'a jamais été fait, et j'espérais que ton opinion origine d'un progrès des connaissances sur lequel tu aurais pu me renseigner.

Si ce n'est pas le cas, bon bah dommage c'est tout. Je ne comprend toujours pas ton opinion (ou plus exactement, que tu la présentes comme un fait connu plutôt qu'une hypothèse de travail), mais tu as parfaitement le droit, Horatio, de ne pas trouver la question intéressante - visiblement cela ne t'empêche pas de dire des choses intéressantes quand même.

[Geb]

Le genre de réponse que j'espérais aurait été "récemment un vaste programme (de modélisation)/(d'expériences avec des enclumes à diamant) a montré que la chimie demeure très simple quel que soit les éléments pour une vaste gamme de température et de pression, excepté précisément pour la chimie carbonée usuelle sur Terre". A ma connaissance cela n'a jamais été fait, et j'espérais que ton opinion origine d'un progrès des connaissances sur lequel tu aurais pu me renseigner.

Pour être honnête, je n'y connais vraiment pas grand chose. C'est franchement me surestimer que d'espérer que je puisse te renseigner sur un progrès des connaissances dans le domaine. Contrairement à toi, je me base principalement sur des choses qui ont été tentées (et pas le contraire) pour affirmer mon pessimisme. Évidemment, je pourrais te dire qu'une large gamme de température et de pression sont exclues pour telle ou telle raison, mais je n'en ai pas la preuve. J'avoue quand même que pour les étoiles à neutrons c'était facile (référence à la matière dégénérée).

Comme conditions fondamentales menant à la formation de la vie, je vois au moins un solvant en phase liquide et des macromolécules stables, structurellement flexibles et capables d'une grande réactivité chimique. Je détaille pourquoi plus loin. Ces deux caractéristiques ont dû permettre aux exobiologistes d'exclure tout un tas de conditions de température et de pression, non ? Même si je suis personnellement incapable de te dire exactement dans quelle mesure...

En fait, la question est difficile et les études ne manquent pas à ce sujet. Je me suis assez bien documenté à ce sujet et je n'espérait seulement pas devoir développer trop le sujet pour ne pas paraître trop rébarbatif. D'autant que, en conclusion de tout ce travail de recherche, j'en suis arrivé à ne plus m'intéresser à ces "chimies biotiques alternatives". Dans ces conditions, c'est facile de me "traiter" d'Horatio : tu me laisses faire lâchement tout le travail d'analyse de la littérature scientifique pour justifier mes propos. Soit, je vais encore tomber dans le panneau... Restons calme.

Si on veut étendre le concept de vie à d'autres éléments constitutifs, on ne peut que comparer de simples caractéristiques générales de la vie au sens large (à défaut de recréer en laboratoire une vie artificielle totalement différente, par exemple, à base de silicium) pour juger de la plausibilité des alternatives étudiées. C'est très fâcheux, puisqu'on a alors pas de certitudes que c'est possible.

Une des caractéristiques fondamentales de la vie, qui pourrait être comparé, c'est sa complexité chimique : elle est constituée de molécules, des polymères joints par des liaisons covalentes. Dans les conditions terrestres, le carbone est le seul élément connu capable d'une telle complexité, versatilité. Aussi, comme je l'ai déjà dit, le carbone (et même les molécules organiques) est présent presque partout et en grande quantité relative dans la Galaxie.

Les êtres vivants requièrent probablement un solvant sous forme liquide, ceci parce que les macromolécules doivent être non seulement stables, mais cependant capable d'une flexibilité dans leur structure ainsi que de présenté une réactivité chimique. Toutes ces caractéristiques sont favorisée par un solvant en phase liquide. L'ammoniac est souvent citée pour remplir ce rôle. En outre, l'azote est le cinquième élément le plus abondant dans la Galaxie. C'est donc que cette molécule pourrait couvrir la surface d'autres planètes ailleurs dans la Galaxie.

L'ammoniac, comme l'eau, est capable de dissoudre de nombreux composés organiques. Elle n'est liquide qu'à basse température (par rapport à l'eau évidemment), ce qui ne favorise pas la réactivité chimique et c'est un composant nucléophile (attiré par les charges positives) plus agressif que l'eau. Comme l'oxygène détruit l'ammoniac, les formes de vie avec l'ammoniac comme solvant devraient utiliser des métabolismes anaérobies. L'oxygène pourrait peut-être être remplacée par des groupements NH. L'océan liquide de Titan serait une excellente opportunité a de tels organismes de ce développer, et pour nous, de les trouver (s'ils existent). Justement, jusqu'ici rien ne prouve qu'ils existent, malgré les anomalies géochimiques qu'ils auraient dû laisser dans l'atmosphère.

Il y a d'autres composés polaires (acide sulfurique et formamide) qui ont été analysé en tant que solution de remplacement potentiel (dans des environnements sans eau), mais toujours sur les places inférieures du podium, c'est-à-dire à défaut de mieux (comme le couple eau/carbone).

D'autres scientifiques ont émis l'hypothèse que les nuages d'acide sulfurique de Vénus (très pauvres en eau) pourraient être "habités" par des formes de vie utilisant l'acide sulfurique comme solvant. La zone 50 kilomètres au-dessus de la surface vénusienne est réputée être l'endroit le plus clément du système solaire après la surface terrestre, avec des températures (20°C à 60°C) et une pression (environ 1 bar) très similaires aux conditions terrestres. Dans le détail, il s'agirait d'une forme de vie équipée d'une coque en cyclo-S8 (une variété allotropique très stable du soufre et qui ne réagit pas avec l'acide sulfurique) pour se protéger à la fois de l'acide mais aussi du rayonnement UV intense. En outre, elle pourrait soit être phototrophique, soit se "nourrir" de soufre moléculaire.

D'autres études se sont même désintéressées des composées polaires, et ont pensé au hydrocarbures non-polaires comme l'éthane ou le méthane sous prétexte qu'ils ne détruisent pas certaines molécules instables en présence d'eau. Cela dit, ce sont à nouveau ce qu'on appelle communément des cryosolvants, ce qui n'est pas recommandé pour favoriser les réactions chimiques.

Du côté des remplaçants potentiels du carbone, la plus grande réactivité du silicium pourrait être un avantage dans les environnements froids. Le silicium peut former de longues chaînes sous ces formes appelées, silicones, silanes ou silicates. Parmi celles-ci, les silanes sont mieux considérés, simplement parce qu'ils représentent les analogues les plus proches des hydrocarbures à la base de la vie terrestre.

Cependant, les silanes brûlent spontanément en présence d'oxygène pour former des silicate en libérant de l'hydrogène moléculaire. Donc, une biochimie basée sur le silane requiert un environnement vierge d'oxygène. L'affinité du silicium avec l'oxygène est si grande que lorsqu'il est placé dans l'eau, il sépare l'oxygène de l'eau. On a donc pensé au méthane ou à l'éthane (ou n'importe qu'elle composé contenant des groupes méthyle) pour la biochimie basée sur le silicium.

On a aussi découvert que des polymères de silicium sont obtenus avec des énergies de liaisons comparables à celles des liaisons C-O si dans le cas du silicium, l'oxygène était remplacée par le soufre (soit Si-S). Des polymères de silicium avec de l'azote (Si-N) sont également obtenus. Dans des milieux pauvres en hydrogène, les halogènes comme le chlore ont été employés. Cependant, dans ce cas, les chaînes ne sont que linéaires. Encore une fois, comme je l'ai dit auparavant, le record est dans le meilleur des cas ridicule comparé au carbone : pas plus de 26 liaisons Si-Si consécutives ont été obtenues. Même en augmentant la stabilité avec des basses températures et des hautes pressions, la stabilité des silanes décroît beaucoup plus rapidement avec la longueur de la chaîne que les chaînes carbonées.

Donc en résumé, pour les formes de vie potentielles basées sur le silicium, il faudrait vraisemblablement des environnements très spécifiques, avec très peu d'oxygène et d'eau, un solvant compatible comme l'éthane ou le méthane et au moins de basses températures, bien en dessous de 0°C (conjuguées idéalement à de hautes pressions).

Il n'a pas échappé aux astronomes que (encore une fois) Titan remplit absolument tous ces critères. L'absence de formes de vie sur Titan (dans l'état actuel de nos connaissances) est pour moi le meilleur indice qu'une vie basée sur le silicium est, pour le moins, très improbable. D'autres scientifiques ont même suggéré que malgré les basses températures (favorables au silicium en terme de réactivité chimique), le carbone pourrait tout de même rivaliser avec le silicium pour formés les constituants d'une vie sur place. C'est exactement ce qui se passe sur Terre (en plus des conditions défavorables au silicium) : le silicium est plus de 100 fois plus abondants que le carbone dans la croute terrestre. Pourtant, il n'y a pas de formes de vie terrestres à base de silicium.

Étant donné le temps que ça m'a pris pour résumer tout ça, j'espère seulement que tu ne vas pas de nouveau me répondre un truc du genre : "Oui mais les étoiles à neutrons alors ?"

Cordialement.