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L’exobiologie : en quoi consiste cette discipline ?

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L’exobiologie est la science qui étu­die les phé­no­mènes liés à l’apparition et au déve­lop­pe­ment de la vie sur terre et ailleurs. Encore appe­lée astro­bio­lo­gie, elle est fon­da­men­ta­le­ment inter­dis­ci­pli­naire, englo­bant les recherches sur la vie dans l’univers d’une manière générale.

La ques­tion de l’existence d’une éven­tuelle vie extra­ter­restre reste tou­jours obs­cure pour cer­tains. Pour d’autres, elle ne mérite pas d’être posée. Peut-être, nous coha­bi­tons avec des extra­ter­restres par­fois à la mai­son ou ailleurs. Il est bien d’avoir les bonnes infor­ma­tions sur cette réalité.

Quelle est donc l’origine de l’exobiologie ? Quel est son champ d’action ? Com­ment explique-t-elle l’origine de la vie ? Existe-t-il des expé­riences concrètes dans ce domaine et com­ment se struc­ture l’exobiologie ? Quelles sont les approches pour expli­quer la vie sur Terre et ailleurs ? Cet article apporte des infor­ma­tions néces­saires sur ces questions.

Premiers pas vers l’exobiologie

L’exo­bio­lo­gie est appa­rue dans les années 60 au moment où les ébauches sur l’exploration spa­tiale ont com­men­cé. La visite sur la lune et sur d’autres pla­nètes a sou­le­vé des ques­tions bio­lo­giques. Ne risque-t-on pas de trans­por­ter des microbes ter­restres sur les autres pla­nètes visi­tées par des vais­seaux spatiaux ?

Sou­li­gnons que Spout­nik est le pre­mier satel­lite arti­fi­ciel lan­cé dans l’espace par l’Union sovié­tique le 4 octobre 1957. Ce fut un pro­grès énorme qui a sur­pris et dépas­sé les États-Unis. Dès lors, les scien­ti­fiques cherchent des moyens pour pla­cer d’autres appa­reils à bord des vais­seaux spa­tiaux. Ceux-ci per­met­tront d’étudier la sur­face de la lune et d’autres pla­nètes. Prouesse de l’intelligence humaine !

Mal­heu­reu­se­ment, des microbes ter­restres peuvent s’introduire dans les sondes spa­tiales et par là, conta­mi­ner d’autres corps du sys­tème solaire. Natio­nal Aca­de­my of Sciences (NAS), en 1958, s’est pen­chée sur la ques­tion de la pré­ven­tion de ces contaminations.

Les réso­lu­tions du NAS ser­vi­ront de repères pour les mis­sions futures sur la lune et d’autres pla­nètes. Le NAS met en garde les scien­ti­fiques du dan­ger d’une conta­mi­na­tion qui pour­rait faus­ser les résul­tats des études explo­ra­trices planétaires.

La NASA fut créée le 29 juillet 1958 par les Amé­ri­cains pour rat­tra­per le retard spa­tial face à l’Union sovié­tique. Le Natio­nal Aeno­ro­tics and Space Admi­nis­tra­tion (NASA) aura pour objec­tif de gagner la course pour la conquête de la lune.

Plus tard, le COSPAR (Com­mit­tee on Space Research) pro­pose une défi­ni­tion des niveaux de conta­mi­na­tion accep­tables dans un niveau spa­tial. Dans cette optique, le Space Stu­dies Board désigne l’un de ses membres pour col­la­bo­rer avec le COSPAR.

Il s’agit du géné­ti­cien et micro­bio­lo­giste amé­ri­cain Joshua Leder­berg. Leurs tra­vaux consistent à réflé­chir sur les pro­to­coles de sté­ri­li­sa­tion des vais­seaux spatiaux.

De sa naissance

À cette époque, Joshua Leder­berg tra­vaillait sur l’hypothèse de la pan­sper­mie et la résis­tance de spores dans l’espace. Il s’intéressait de près à la ques­tion de la conta­mi­na­tion bio­lo­gique. C’est donc ce géné­ti­cien et micro­bio­lo­giste qui a intro­duit le terme de l’exobiologie dans un article en 1960.

Au cours de la même année, la NASA met en place une mis­sion en col­la­bo­ra­tion avec Leder­berg. Celui-ci était char­gé de déve­lop­per un pro­cé­dé ser­vant à des ana­lyses bio­chi­miques des échan­tillons du sol planétaire.

Ce pro­cé­dé ser­vi­rait à l’étude d’une éven­tuelle vie en dehors de la Terre en s’appuyant sur les conta­mi­na­tions. C’est donc après sa confé­rence sur l’exobiologie don­née au COSPAR qu’il publie son article qui pose les bases de cette science.

Leder­berg s’intéresse sur­tout aux mis­sions dans l’espace, notam­ment celles habi­tées par l’homme et celles avec retour d’échantillons pla­né­taires. Ses tra­vaux por­taient sur les conta­mi­na­tions bio­lo­giques obser­vées lors de ces missions.

C’est alors qu’il pose les pistes de recherche qu’il appelle « recherche exo­bio­lo­gique » affir­mant que :

« L’exobiologie n’est pas plus fan­tas­tique que la concré­ti­sa­tion des voyages dans l’espace ».

Outre les ques­tions de la conta­mi­na­tion, d’autres scien­ti­fiques com­mencent à pen­ser à la recherche des traces de vie ailleurs. Après l’expérience de Stan­ley Mil­ler en 1953, les recherches avaient déjà com­men­cé sur l’origine de la vie.

Rap­pe­lons que Mil­ler avait retra­cé de façon expé­ri­men­tale cer­taines étapes de l’évolution chi­mique ayant pré­cé­dé la vie. L’exobiologie devient alors la dis­ci­pline par­faite pou­vant relier ces néo-sciences : ori­gine de la vie et explo­ra­tion spa­tiale.

Conditions préliminaires de l’exobiologie

L’exobiologie consiste avant tout à cher­cher des indices de vie actuelle ou pas­sée dans le sys­tème solaire et au-delà. Elle s’intéresse éga­le­ment aux condi­tions ayant per­mis l’apparition de la vie sur Terre.

Étant don­né les nom­breuses recherches dans le domaine bio­lo­gique, l’exobiologie éva­lue les hypo­thèses assor­ties de celles-ci. Cette science par­ti­cipe aus­si à l’élaboration des objec­tifs de recherche sur l’origine de la vie.

Par ailleurs, elle éta­blit les moyens à mettre en œuvre pour recueillir plus de don­nées lors des mis­sions d’exploration spa­tiale. Tous admettent que l’eau liquide, l’azote, le car­bone ou le sili­cium sont néces­saires pour le déve­lop­pe­ment de la vie sur une planète.

Aus­si, la sta­bi­li­té de l’orbite de la pla­nète dans la zone habi­table et celle de ses étoiles est éga­le­ment néces­saire. Tou­te­fois, on note une autre hypo­thèse selon laquelle la vie est pos­sible sans qu’il y ait une « zone habi­table » orbitale.

De fait, il est pos­sible qu’une struc­ture bio­lo­gique puisse s’adapter et s’acclimater à un envi­ron­ne­ment hos­tile hors de cette zone. L’exobiologie est la science qui apporte plus de lumière sur cette éven­tua­li­té du fait de son interdisciplinarité.

Interaction de l’exobiologie et autres disciplines

L’exobiologie est une science qui pré­sente une inter­sec­tion avec plu­sieurs autres dis­ci­plines. Cela jus­ti­fie d’ailleurs son incon­tour­nable force dans l’appréhension des faits aus­si bien ter­restres qu’extraterrestres. En effet, elle inter­agit avec les dis­ci­plines ci-après :

  • Bio­lo­gie et bio­chi­mie, pour l’étude de la vie telle qu’elle se conçoit jusque-là ;
  • Chi­mie inor­ga­nique et orga­nique, pour com­prendre l’apparition de la vie sur Terre et, la bio­chi­mie prébiotique ;
  • Paléon­to­lo­gie, en vue de mieux cer­ner l’histoire de la vie sur Terre ;
  • Géo­lo­gie, afin de com­prendre l’évolution des roches et des sols dans les dif­fé­rents milieux ;
  • Cli­ma­to­lo­gie, dans l’optique de com­prendre les évo­lu­tions d’une atmosphère ;
  • Pla­né­to­lo­gie, afin d’appréhender les pro­ces­sus qui se déroulent sur les pla­nètes, les lunes ou les exoplanètes.

Ses premières expériences

Exobiologie exoplanètes

Comme indi­qué pré­cé­dem­ment, l’exobiologie inclut les recherches sur l’origine de la vie et l’exploration spa­tiale. En effet, le pro­jet Viking à des­ti­na­tion de Mars est le pre­mier pro­jet spa­tial ayant inté­gré les expé­riences exo­bio­lo­giques.

Alors que la course à la Lune bat­tait son plein, le pro­jet Viking démarre en 1968 sous l’influence de Carl Sagan. Connu pour sa défense des mesures de pro­tec­tion pla­né­taire, il sus­cite l’intérêt autour des expé­riences exo­bio­lo­giques sur Mars.

Expérience Viking

Les sondes vikings sont les pre­mières à se poser sur Mars en 1976. Dans cette explo­ra­tion spa­tiale, trois ins­tru­ments sont des­ti­nés à mettre en évi­dence une acti­vi­té bio­lo­gique en sur­face. Quelques échan­tillons de sol mar­tien ont été mis à l’épreuve.

L’une de ces expé­riences était des­ti­née à tes­ter l’assimilation du car­bone par d’éventuels orga­nismes vivants auto­trophes dans les condi­tions de Mars. Elle était aus­si orien­tée vers la recherche d’un pro­ces­sus bio­lo­gique de type photosynthèse.

Les deux autres expé­riences étaient basées sur les échanges gazeux capables de mon­trer l’activité bio­chi­mique du sol mar­tien.

Les scien­ti­fiques s’accordent sur le fait que les résul­tats de ces expé­riences ont été en géné­ral néga­tifs. Néan­moins, les expé­riences d’exobiologie de Viking ont ouvert la voie à l’expérimentation in situ sur la recherche d’une vie extra­ter­restre.

Suite à la mis­sion Viking, l’exobiologie s’est déve­lop­pée aux États-Unis sous l’impulsion de Carl Sagan. Il a assu­ré la dif­fu­sion des connais­sances sur cette dis­ci­pline de sorte que beau­coup de scien­ti­fiques ont pous­sé plus la réflexion avec plu­sieurs approches.

Différentes approches dans cette discipline

Comme indi­qué plus haut, la pre­mière voie d’approche de l’exobiologie est de s’intéresser à l’origine de la vie sur Terre. Pour com­prendre l’existence d’une vie ailleurs, il faut connaître com­ment elle est appa­rue puis a évo­lué sur notre pla­nète. Dans ce sens, la vie ter­restre sert de référence.

En effet, selon le Flo­rence Rau­lin-Cer­veau (« His­toire de l’exobiologie », His­toire de la recherche contemporaine­­, Tome V‑N° 1 I 2016, http://journals.openedition.org/hrc/1238), la vie ur Terre est l’aboutissement d’une longue évo­lu­tion chi­mique de com­po­sés orga­niques car­bo­nés en pré­sence d’eau liquide et sous flux d’énergie, qui a eu lieu pen­dant les pre­miers mil­lions d’années de notre pla­nète. L’étude de l’environnement de la Terre pri­mi­tive, celle de la chi­mie pré­bio­tique qui s’y est dérou­lée ain­si que de pre­miers sys­tèmes vivants, per­met alors de mieux com­prendre le phé­no­mène plus géné­ral « ori­gine de la vie ».

En outre, une autre voie d’approche est l’exploration du sys­tème solaire et de ses corps d’intérêt exo­bio­lo­gique. La véri­fi­ca­tion des hypo­thèses dans ce cas néces­site un envi­ron­ne­ment concret. Flo­rence Rau­lin-Cer­veau dit à cet effet que :

« Les mesures in situ réa­li­sées autour ou à la sur­face d’autres pla­nètes (…) four­nissent des don­nées cru­ciales sur la chi­mie orga­nique et son évo­lu­tion dans des envi­ron­ne­ments extraterrestres ».

L’approche la plus récente est celle de la décou­verte des exo­pla­nètes le 4 avril 2007. Il s’agit, en effet, de la pre­mière pla­nète extra­so­laire déce­lée dans la zone habi­table de son étoile. Depuis cette décou­verte révo­lu­tion­naire, on note déjà plus de 2000 pla­nètes gra­vi­tant autour d’autres étoiles.

L’exobiologie a connu de grandes avan­cées depuis les décou­vertes d’exoplanètes autour des étoiles, dans le sys­tème solaire, etc. Toutes les recherches dans ce domaine peuvent se faire dans le sys­tème solaire par :

  • Télé­dé­tec­tion ;
  • Mesure in situ ;
  • Approche SETI.

Exobiologie : science en pleine structuration

Avec l’exploration spa­tiale, l’exobiologie com­mence à se construire pro­gres­si­ve­ment. La Confé­rence inter­na­tio­nale sur l’origine de la vie qui a lieu à Mos­cou en 1957 marque le point de départ. Elle sera sui­vie par deux col­loques en 1963 (Wakul­la Springs) et 1970 (Pont-à-Mous­son).

Par ailleurs, Opa­rin, Fox et Pon­nam­pe­ru­ma tra­vaillent au ras­sem­ble­ment des cher­cheurs en quête de l’origine de la vie en 1967. En col­la­bo­ra­tion avec Buvet, ils créent en 1973 l’ISSOL (Inter­na­tio­nal Socie­ty for the Ori­gin of Life). Cette orga­ni­sa­tion va tenir sa pre­mière confé­rence à Barcelone.

Il faut éga­le­ment rap­pe­ler l’apport du COSPAR vers la fin des années 1960 dans la struc­tu­ra­tion de cette science. Par ailleurs, l’exobiologie a connu un accrois­se­ment ful­gu­rant depuis les années 1980. En effet, les com­mu­nau­tés exo­bio­lo­giques se sont struc­tu­rées à tra­vers le monde.

Aux États-Unis, la créa­tion du NAI (NASA Astro­bio­lo­gy Ins­ti­tute) en 1998 struc­ture cette nou­velle dis­ci­pline. En France, au cours de la même année, le CNRS avec l’appui du CNES crée le GDR Exo­bio en 1999 pour assu­rer le même but. Il fut diri­gé par Fran­çois Rau­lin jusqu’en 2006.

Après la dis­pa­ri­tion du GDR Exo­bio en 2008, Rau­lin crée la Socié­té fran­çaise d’exobiologie (SFE) en 2009. Celle-ci regroupe l’ensemble des cher­cheurs fran­çais en exo­bio­lo­gie. Il assu­ra sa pré­si­dence jusqu’en 2013.

Par ailleurs, plu­sieurs autres pays ont com­men­cé à créer des centres de recherche dans cette nou­velle dis­ci­pline. En effet, le Centre d’Astrobiologie (CAB) a vu le jour en Espagne. Ce fut la même chose en Grande-Bre­tagne, Suède, Aus­tra­lie, Fin­lande, Japon, Mexique et autres.

Dans la même fou­lée, la socié­té savante euro­péenne d’astrobiologie (Euro­pean Astro­bi­lo­gi­cal Net­work Asso­cia­tion, EANA) voit le jour en 2001. L’EANA a été créée sous l’impulsion de plu­sieurs exo/astrobiologistes res­pon­sables ou repré­sen­tants des struc­tures natio­nales, et est sou­te­nue par l’ESA (Agence Spa­tiale Européenne).

L’une des figures de proue de la créa­tion de l’EANA est le Fran­çais André Brack. Il a pré­si­dé cette com­mu­nau­té jusqu’en 2008. André Brack et Fran­çois Rau­lin sont tenus pour pion­niers de l’exobiologie en France.

Révolution de l’exobiologie aujourd’hui

L’exobiologie, sa construc­tion et son évo­lu­tion sont liées au déve­lop­pe­ment paral­lèle d’une mul­ti­tude de dis­ci­plines. Aujourd’hui, on note la par­ti­ci­pa­tion active des bio/chimistes, bio­lo­gistes molé­cu­laires et micro­bio­lo­gistes, évo­lu­tion­nistes, géo­logues, micro­pa­léon­to­logues, pla­né­to­logues et astro­phy­si­ciens. Des phi­lo­sophes, épis­té­mo­logues et socio­logues s’impliquent éga­le­ment dans cette discipline.

L’exobiologie est donc au car­re­four de plu­sieurs sciences, d’où son carac­tère d’interdisciplinarité. Cela dit, chaque exo­bio­lo­giste doit s’ouvrir à d’autres domaines qui ne sont pas fon­da­men­ta­le­ment siens pour ana­ly­ser ses hypothèses.

La richesse de l’exobiologie du point de vue inter­dis­ci­pli­naire rend aus­si com­plexe dans l’analyse, la mise en com­mun des tra­vaux. Mais, il faut sou­li­gner que toutes les études sont orien­tées vers le même but : la recherche de la vie dans l’univers ter­restre et extra­ter­restre.

D’après plu­sieurs études, l’approche spa­tiale a révé­lé la néces­si­té de s’arc-bouter sur d’autres exemples dans le sys­tème solaire. Aujourd’hui, les mis­sions d’exploration des corps pla­né­taires et comé­taires ouvrent la recherche in situ de l’exo/astrobiologie à d’autres groupes scientifiques.

Par ailleurs, les décou­vertes d’exoplanètes élar­gissent l’horizon du débat sur la ques­tion de l’habitabilité des corps pla­né­taires. La grande varié­té des sys­tèmes pla­né­taires décou­verts consti­tue un champ assez vaste où plu­sieurs domaines seront sol­li­ci­tés et coordonnés.

En somme, l’exobiologie a connu son essor grâce à l’exploration spa­tiale et aux recherches sur l’origine de la vie. La vie sur Terre et dans les autres pla­nètes est donc la pré­oc­cu­pa­tion de cette dis­ci­pline. De même, elle puise sa richesse dans plu­sieurs dis­ci­plines orien­tées vers la même cause.

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