Les comètes et la vie

Un des problèmes les plus passionnants de la science moderne est de chercher comment a débuté la vie sur Terre. Les comètes pourraient être une des pièces du puzzle expliquant cette naissance.
S'il est peu vraisemblable que la vie biologique ait commencée dans les comètes, il y a cependant, une bonne évidence pour que celles-ci contiennent des molécules organiques. Une équipe de scientifiques de l'Observatoire de Besançon pense avoir identifié deux hydrocarbures polycycliques aromatiques : le phénanthrène et le pyrène.
Des comètes, en s'écrasant sur la Terre, ont pu ensemencer notre monde avec les éléments nécessaires à la naissance de la vie, et apporter une quantité d'eau non négligeable qu' on retrouve maintenant dans les océans. La sonde Rosetta devrait pouvoir confirmer les identifications de molécules organiques, en particulier celles de certains acides aminés lévogyres qui sont les briques avec lesquelles toutes les protéines sont fabriquées sur Terre. Rosetta s'intéressera particulièrement au rapport des quantités des acides aminés lévogyres sur dextrogyres. En effet des astrobiologistes pensent que les lévogyres terrestres proviendraient de l'espace.

La formation du système solaire :

C'est en 1943 qu'un physicien allemand, Carl von Weizsäcker, proposa le premier modèle protosolaire. Dans son modèle, von Weizsäcker montre que le Soleil et les planètes se sont formés il y a 4,5 milliards d'années, à partir d'un nuage de gaz et de poussières en rotation. De tels nuages sont couramment observés de nos jours. Les modèles mathématiques montrent que ces nuages s'aplatissent sous les effets de la gravitation et des mouvements de rotation. Des condensations se produisent à l'intérieur des nuages à la suite d'effondrements, et forment des étoiles et des planètes, ces dernières étant en quelques sortes des étoiles manquées (pas assez de matière).

Cette nébuleuse d'Orion est connue depuis très longtemps. La couleur rouge est due à de l'hydrogène très présent derrière la nébuleuse, et qui est excité par une étoile voisine. La tête de Cheval est sombre à cause de l'épaisse couche de poussière absorbant la lumière rayonnant à l'arrière. Les points brillants à la base de la tête sont de jeunes étoiles en formation. Il faut environ 1500 ans pour que la lumière de cette nébuleuse arrive jusqu'à nous.

Des étoiles nouvellement nées sont formées dans la nébuleuse de l'Aigle. Cette photographie, prise depuis le télescope spatial Hubble en 1995, montre des globules de gaz s'évaporant des colonnes de poussières et d'hydrogène moléculaire. Ces piliers géants mesurant des années lumière (une année-lumière = 9 461 000 000 000 km) sont tellement denses qu'à l'intérieur les gaz se contractent sous l'effet de la gravitation et donnent naissance à des étoiles. La lumière de cette nébuleuse met 7000 ans pour nous atteindre.

Les astronomes percent le secret de la formation des planètes en étudiant la Grande Nébuleuse d'Orion. Les inserts supérieurs montrent quelques systèmes planétaires en formation. L'insert inférieur gauche montre la taille relativepar rapport à la nébuleuse de notre propre système solaire. La nébuleuse d'Orion contient beaucoup de "nurseries stellaires". Ces nurseries sont peuplées d'hydrogène gazeux, d'étoiles jeunes très chaudes, et de proplides (disques de poussière et de gaz entourant des étoiles jeunes). La nébuleuse d'Orion est située dans notre galaxie, dans le même bras spiral que le système solaire.

Les planètes sont-elles communes dans notre galaxie ? Il existe une forte présomption pour que la réponse soit "oui", comme le montre cette photographie prise depuis le télescope spatial Hubble en 1994. Ce détail de la Nébuleuse d'Orion révèle ce qui semble être des disques de poussière et de gaz entourant de jeunes étoiles nouvellement formées. Ces globules flous, appelés proplides, semblent être des systèmes solaires en formation. Une observation plus complète de 110 étoiles de la région a permis de découvrir 56 proplides.

Formation des comètes:

On comprend que l'étoile (ou Soleil) est formée par l'effondrement gravitationnel des éléments. S'il y a suffisamment de matière donc de masse, il y aura création d'étoiles, tandis que le reste de matière plus diffus formera des planètes (des comètes) ou restera en l'état. Les modèles montrent que le Soleil aurait mis 50 millions d'années pour se former.
Cette théorie est couramment admise: le système solaire se serait structuré à la suite de la contraction d'un nuage interstellaire sous forme de disque. Les comètes seraient alors des planétoïdes (planètes non formées), résultant de l'accrétion de poussières et de la condensation de gaz dans ce disque. Ces précieuses comètes seraient donc constituées par la matière présente dans la Nébuleuse solaire primitive. Ce serait le cas, en particulier, pour les comètes à grande période. Les comètes à courte période sont vraisemblablement nées dans la ceinture de Kuiper et ne sont pas aussi âgées et primitives que les comètes à longue période.
Les comètes, donc en particulier celles à grande période, reflètent la nature du système solaire tel qu'il était il y a 4,6 milliards d'années. Elles n'ont pratiquement pas changé depuis. Dormant dans un nuage à environ -270° Celsius, sans impacts sans réactions chimiques, elles sont le témoin de la formation du système solaire.

Les comètes à l'origine de la vie sur Terre?

Beaucoup d'impacts de comètes sur les planètes se sont produits. Ils ont même été observés de nos jours: impact de la comète Shoemaker-Levy 9 sur la planète Jupiter en 1993 (voir "qu'est-ce qu'une comète"). Au cours de ces impacts, les comètes ont pu ensemencer les planètes (la Terre, dans le passé) avec des éléments légers "volatiles" et des éléments plus lourds comme les molécules organiques.
Ont-elles apporté la vie sur Terre? Parmi les molécules cométaires identifiées se trouvent des molécules prébiotiques comme HCN, HC₃N, H₂CO ou H₂S. Des molécules organiques plus complexes sont probablement aussi présentes, comme les deux hydrocarbures polycycliques aromatiques (dérivés du benzène) identifiés par une équipe de scientifiques de Besançon dans la comète de Halley. Il s'agit du phénanthrène C₁₄H₁₀ et du pyrène C₁₆H₁₀, deux corps par ailleurs très cancérigènes.
Une grande partie de ces molécules est probablement détruite lors de l'impact des comètes sur Terre. Des fragments peuvent cependant atteindre la surface terrestre en conservant une partie de leur contenu moléculaire organique. Ces molécules sont des pierres constitutives de la route de la création de la vie, mais pas de la vie.
A partir des composés organiques et en présence d'eau (deux apports des comètes sur la Terre), on peut facilement former les acides aminés (adénine, guanine, cytosine et thymine). La théorie montre que l'effet d'un rayonnement ultraviolet intense sur les glaces cométaires provoque la formation d'adénine à partir du formaldéhyde et de glace amorphe formant un manteau organique réfractaire autour du noyau cométaire (observation faite sur le noyau de la comète de Halley). Cependant un problème subsiste. La concentration du deutérium dans l'eau des comètes est deux fois plus importante que la concentration du deutérium dans l'eau terrestre, ce qui suggère une autre origine pour l'eau terrestre. Mais cette étude n'est basée que sur l'observation de trois comètes à longue période. Les comètes à courte période ont plus impacté la Terre, et ainsi l'eau terrestre pourrait être due en parti aux comètes.
Les futures missions spatiales cométaires comme Rosetta devrait aider à comprendre les différents résultats d'observation effectuées à ce jour.