Les étoiles émettent de puissantes fusées éclairantes qui peuvent être mortelles pour toute vie naissante sur les planètes voisines. Les images des engins spatiaux qui surveillent le Soleil montrent ces éruptions dans des détails glorieux et horribles. Mais les éruptions du Soleil ne sont que des nuisances comparées à certaines étoiles. Certaines étoiles produisent des super éruptions catastrophiques, qui peuvent être des dizaines de milliers de fois plus énergétiques que celles du Soleil. Cette quantité d’énergie peut stériliser la surface d’une planète.
Mais de nouvelles recherches montrent qu’une certaine activité de torchage sur le Soleil aurait pu être bénéfique. Cela aurait pu relancer la vie sur Terre.
La vie ne peut pas commencer sans blocs de construction. Les éléments constitutifs de la vie comprennent des acides aminés comme la glycine et la leucine. D’une manière ou d’une autre, ces acides ont été assemblés à partir de produits chimiques plus basiques au début de l’histoire de la Terre, probablement à l’époque hadéenne. Pour cela, il fallait qu’il y ait une source d’énergie.
En 1952, un chimiste américain du nom de Stanley Miller s’est fait connaître en démontrant que la foudre aurait pu agir comme source d’énergie. Dans l’expérience bien connue de Miller-Urey, Miller a mis de l’eau, de l’ammoniac, de l’azote et du méthane dans un flacon scellé et stérile et a appliqué un arc électrique pour simuler la foudre. L’expérience révolutionnaire a produit plus de 20 acides aminés. (Il y en a des centaines dans la nature, mais seulement 22 sont dans le code génétique.)
Cela a conduit à une acceptation globale dans la communauté scientifique que la vie peut provenir de produits chimiques et d’énergie dans de bonnes conditions. Cela a conduit à une foule d’expériences similaires. Bien sûr, aucun d’entre eux n’a réellement produit la vie.
Il faut de l’énergie pour former ces molécules, et pendant longtemps, les scientifiques ont désigné la foudre comme la source d’énergie qui a créé les acides aminés.
L’expérience Miller-Urey a été une percée, et lorsqu’elle a été publiée, les résultats se sont répercutés dans toute la communauté scientifique. “Ce fut une grande révélation”, a déclaré Vladimir Airapetian, un astrophysicien stellaire au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “A partir des composants de base de l’atmosphère terrestre primitive, vous pouvez synthétiser ces molécules organiques complexes.”
Mais au fil du temps, notre compréhension de l’atmosphère primitive de la Terre a évolué. Le consensus scientifique moderne est que le méthane et l’ammoniac étaient beaucoup moins abondants dans l’atmosphère hadéenne. Au lieu de cela, le monoxyde de carbone et l’azote moléculaire étaient les produits chimiques dominants, et ils nécessitent plus d’énergie pour se décomposer que le méthane et l’ammoniac. L’hypothèse éclair est donc devenue moins convaincante.
Les scientifiques se sont demandé quelles autres sources auraient pu fournir le coup de pouce énergétique nécessaire à la vie sur Terre pour démarrer. Certains ont suggéré des impacts de météores, tandis que d’autres ont cité l’énergie ultraviolette du Soleil.
Mais les données de la mission Kepler, même si son travail consistait à chasser les exoplanètes, ont suggéré une autre source d’énergie. Airapetian est le co-auteur d’une nouvelle étude basée sur les observations de Kepler qui dit que les éruptions solaires du Soleil auraient pu fournir l’énergie.
L’article s’intitule “Formation d’acides aminés et d’acides carboxyliques dans des atmosphères planétaires faiblement réductrices par les particules énergétiques solaires du jeune soleil”. Il a été publié dans la revue Life, et l’auteur principal est Kensei Kobayashi. Kobayashi est professeur de chimie à l’Université nationale de Yokohama.
Le vaisseau spatial Kepler a surveillé plus d’un demi-million d’étoiles et a recherché des exoplanètes transitant devant elles. Ce faisant, il a acquis une énorme quantité de données sur les étoiles elles-mêmes. Ces étoiles représentaient toutes les étapes du cycle de vie des étoiles. Toutes ces données suggèrent que notre propre Soleil était beaucoup plus sombre dans son passé qu’il ne l’est maintenant, jusqu’à 30% plus faible au cours des 100 premiers millions d’années de la Terre. En 2016, Airapetian a publié une étude présentant ce résultat.
Mais la luminosité n’était pas la seule chose différente à propos du Soleil à l’époque. Il a également produit des fusées éclairantes puissantes plus fréquemment qu’il ne le fait maintenant. À notre époque, le Soleil émet de puissantes éruptions environ une fois par siècle, selon la définition des éruptions puissantes. Mais les étoiles plus jeunes émettent des éruptions puissantes plus fréquentes, une fois tous les quelques jours, selon certaines études. Cela signifie donc que la Terre hadéenne aurait été régulièrement bombardée de particules énergétiques se déplaçant à une vitesse proche de la lumière. C’est une pluie d’énergie virtuelle qui a duré longtemps. Aurait-il pu fournir la vie énergétique nécessaire pour démarrer? Airapetian voulait le découvrir.
“Dès que j’ai publié cet article , l’équipe de l’Université nationale de Yokohama au Japon m’a contacté”, a déclaré Airapetian.
Le professeur Kobayashi travaille sur la chimie prébiotique de la Terre depuis des décennies. Il s’est intéressé au rôle que les rayons cosmiques galactiques (GCR) ont pu jouer. Les GCR proviennent de l’extérieur du système solaire, principalement d’ailleurs dans la Voie lactée. L’étude du rôle que jouent les GCR nécessite un accélérateur de particules, et non un équipement auquel tout le monde a facilement accès. Mais Kobayashi avait eu de la chance.
“La plupart des enquêteurs ignorent les rayons cosmiques galactiques car ils nécessitent un équipement spécialisé, comme des accélérateurs de particules”, a déclaré Kobayashi. « J’ai eu la chance d’avoir accès à plusieurs d’entre eux à proximité de nos installations. Avec un peu de préparation, la configuration expérimentale de Kobayashi pourrait mettre les idées d’Airapetian à l’épreuve.
L’auteur principal Kobayashi, le co-auteur Airapetian et leurs collègues ont réalisé une série d’expériences pour tester l’idée que les SEP des éruptions solaires pourraient produire des acides aminés. Ils ont préparé des mélanges de dioxyde de carbone, de méthane, d’azote et d’eau dans divers rapports. Ils ont ensuite appliqué trois sources d’énergie aux mélanges : des décharges d’étincelles pour simuler la foudre, une irradiation UV pour simuler la sortie UV du Soleil et une irradiation protonique pour simuler les particules des éruptions solaires. Ils ont également fait varier les niveaux de méthane dans le mélange car il s’agit d’un produit chimique critique, et les scientifiques ne savent pas exactement quelle quantité était présente.
Dans la simulation de foudre, les acides aminés ne se sont formés que lorsque le mélange chimique contenait au moins 15 % de méthane. La simulation UV n’a produit aucun acide aminé, même lorsque le mélange était composé à 50 % de méthane. Dans l’expérience d’irradiation de protons pour simuler les SEP, même des mélanges avec de très faibles niveaux de méthane ont produit des acides aminés. Ceci est important car même si les scientifiques ne sont pas certains de la quantité exacte de méthane dans l’atmosphère primitive, ils pensent qu’elle était faible.
“Et même à 15% de méthane, le taux de production des acides aminés par la foudre est un million de fois inférieur à celui des protons”, a déclaré Airapetian. Mais les choses étaient différentes en ce qui concerne les acides carboxyliques, un autre élément essentiel qui est un précurseur des acides aminés. Les expériences ont produit des acides carboxyliques dans des mélanges à 0% de méthane par irradiation de protons et décharges d’étincelles.
Pour l’équipe de chercheurs, ces résultats sont assez clairs. “Par conséquent, nous suggérons que les événements GCR (Galactic Cosmic Rays) et SEP (Solar Energetic Particle) du jeune Soleil représentent les sources d’énergie les plus efficaces pour la formation prébiotique de composés organiques biologiquement importants à partir d’atmosphères faiblement réductrices.”
Ils vont encore plus loin dans leur analyse en soulignant que les SEP étaient beaucoup plus répandus que les GCR sur la Terre primitive. “Étant donné que le flux d’énergie de la météo spatiale, qui a généré de fréquents SEP du jeune Soleil au cours des 600 premiers millions d’années après la naissance du système solaire, devait être beaucoup plus important que celui des GCR, nous concluons que les protons énergétiques entraînés par le SEP sont les sources d’énergie les plus prometteuses pour la production prébiotique de composés bioorganiques dans l’atmosphère de la Terre Hadéenne.
Les auteurs disent que leur travail est important lorsqu’il s’agit de comprendre la Terre primitive et l’apparition éventuelle de la vie. « Notre étude a des implications importantes pour l’émergence de précurseurs de la vie au début de la période hadéenne de la Terre. Ceci est cohérent avec des études récentes suggérant que les conditions de base pour l’émergence de la vie étaient remplies il y a déjà 4,4 milliards d’années », écrivent-ils. À cette époque, expliquent-ils, le jeune Soleil était une “jeune étoile particulièrement active sur le plan magnétique”, et ses éruptions fréquentes et puissantes auraient pu produire les événements SEP qui ont donné le coup d’envoi à la vie.
D’autres preuves contre-indiquent également la foudre comme source d’énergie qui a déclenché les choses. Des chercheurs antérieurs comme Stanley Miller de Miller-Urey ont supposé que la foudre était aussi courante sur la Terre Hadéenne qu’elle l’est aujourd’hui. Ils ont imaginé des étangs chauds remplis de mélanges chimiques alimentés par la foudre et créant des acides aminés et leurs précurseurs. Mais cette image n’est peut-être pas réelle.
Nous avons tous vu les imposants cumulonimbus qui favorisent le tonnerre et l’éclairage. Ils sont entraînés par convection et grimpent généralement jusqu’à 39 000 pieds. En de rares occasions, ils atteignent jusqu’à 69 000 pieds, peut-être même plus haut. Il faut beaucoup d’énergie thermique pour que l’air chaud monte si haut.
Mais le début du Soleil était plus faible d’environ 30 % et ne réchauffait pas autant l’atmosphère. Cela signifie que la foudre n’était peut-être pas courante. “Par temps froid, vous n’avez jamais d’éclairs, et la Terre primitive était sous un soleil assez faible”, a déclaré Airapetian. “Cela ne veut pas dire que cela ne peut pas provenir de la foudre, mais la foudre semble moins probable maintenant, et les particules solaires semblent plus probables.”
Il peut y avoir eu plusieurs sources pour les éléments constitutifs de la vie sur Terre. La recherche montre que certains produits chimiques importants peuvent se former dans l’espace et pourraient avoir été livrés à la jeune Terre par des comètes et d’autres impacteurs. Cette possibilité ne peut être éliminée.
Mais pour les auteurs, leurs résultats montrent que la quantité de blocs de construction chimiques créés ici sur Terre aurait pu jouer un rôle plus important que ce qui aurait pu être fourni par les impacteurs. “Nos résultats expérimentaux suggèrent également que la production endogène d’acides aminés sur Terre via les SEP aurait pu dépasser celle de la délivrance extraterrestre via les impacts des comètes et des chondrites carbonées.” Cela signifie également que cela pourrait se produire sur d’autres planètes.
Alors que les chercheurs ne sont toujours pas certains du fonctionnement exact des éruptions solaires, des éjections de masse coronale et de la façon dont tout fonctionne ensemble pour produire des particules énergétiques solaires, ils savent que la Terre est directement sur leur chemin.
Et bien qu’être directement sur la trajectoire de puissantes fusées éclairantes puisse être dangereux, cela pourrait aussi être ce qui a tout déclenché.
