À la recherche de la vie

La Terre s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années, et on trouve des traces de vie dans des roches vieilles de plus de 3,5 milliards d'années. Depuis, la vie a évolué et s'est adaptée, mais elle n'a jamais disparu. La vie est présente partout sur Terre. Dans chaque centimètre cube d'air, dans les déserts, dans les profondeurs des océans et même dans la croûte terrestre.

Les plantes constituent de loin la plus grande partie de la biomasse, suivies par les bactéries. Les animaux et les êtres humains, quant à eux, ne représentent qu'une fraction négligeable de la biomasse totale. En ce qui concerne les organismes unicellulaires - bactéries et archées - une grande partie de cette part la plus importante de la biomasse nous est encore inconnue. En d'autres termes, même ici sur Terre, il y a encore beaucoup de vie à découvrir.

La vie a joué un rôle important dans le façonnement de notre planète. Non seulement les créatures elles-mêmes, mais aussi l'oxygène et le méthane qu'elles produisent ont modifié de façon permanente la croûte terrestre, les océans et l'atmosphère. Sans les plantes et les algues, il n'y aurait pas d'oxygène dans l'atmosphère. Et sans oxygène, il n'y aurait ni animaux ni êtres humains. Toutes les sphères de la Terre, et tous les êtres vivants qui s'y trouvent, sont reliés entre eux par un gigantesque réseau chimico-physique.

La diversité actuelle provient d'un seul ancêtre

Aussi incroyablement diverses que puissent paraître les formes de vie sur Terre - bactéries, archées, plantes, animaux - elles ont toutes un point commun fondamental : toutes, absolument toutes les formes de vie connues sur Terre peuvent être ramenées à une seule origine commune. Cela ne signifie pas que la vie est apparue une seule fois sur la Terre primitive. Mais si cela s'est produit à plusieurs reprises, un seul cas a perduré.

Ce que nous ne savons pas, en revanche, c'est où, comment et quand exactement s'est produite la transition de la matière inanimée à la vie. D'un point de vue biologique, LUCA, notre dernier ancêtre commun universel, était déjà un système très complexe qui contenait toutes les principales caractéristiques d'une cellule moderne, telles que le métabolisme, les parois cellulaires et l'information génétique.

Lorsque nous essayons d'étudier scientifiquement la vie et ses origines, nous sommes confrontés à un défi passionnant. Bien que nous puissions attribuer des attributs et des caractéristiques à la vie telle que nous la connaissons et décrire ce qui «compte» en tant que vie, nous ne disposons pas d'une définition scientifique exacte de ce qu'est réellement la vie.

D'où venons-nous ?

C'est ainsi que nous ne sommes toujours pas en mesure de répondre à l'une des questions les plus fondamentales de l'humanité : D'où venons-nous ? L'objectif est de comprendre quels éléments chimiques étaient présents sur la Terre primitive et comment ces premiers éléments ont réagi chimiquement les uns avec les autres pour produire des molécules de plus en plus complexes et de nouvelles fonctions. Et comment ils ont finalement fourni les composants élémentaires à partir desquels les premières entités cellulaires ont pu se former.

Nous voulons comprendre scientifiquement ces processus et pouvoir les expliquer. Il est important de déterminer avec précision les conditions externes de ces réactions chimiques telles qu'elles prévalaient sur la Terre primitive à cette époque. Cela concerne, par exemple, la composition et la densité de l'atmosphère primitive, ainsi que la présence et les propriétés chimiques de l'eau. La résolution de ces questions complexes et à plusieurs niveaux nécessite des approches interdisciplinaires coordonnées. C'est pourquoi des universités de premier plan dans le monde entier ont créé des centres de recherche à cet effet. Avec son Centre pour l'origine et la prévalence de la vie, fondé en 2022, l'ETH Zurich joue un rôle de premier plan dans ce domaine.

Sommes-nous seuls et seules dans l'univers ?

Une autre question fondamentale sur la vie concerne la vie au-delà de la Terre : Sommes-nous seules et seuls dans l'univers ? À l'heure actuelle, la Terre est le seul endroit du cosmos où l'on sait qu'il y a de la vie. Aucune preuve empirique de l'existence de la vie sur d'autres planètes ou lunes dans notre système solaire ou au-delà n'a encore été trouvée. Une telle découverte serait sensationnelle d'un point de vue scientifique et aurait certainement des implications pour d'autres disciplines telles que la philosophie, la sociologie, la religion et l'éthique. Elle suggérerait que l'émergence de la vie pourrait être plus universelle que liée à des conditions initiales spécifiques et uniques.

Les exoplanètes entrent en scène. C'est ainsi que l'on appelle les planètes qui gravitent autour d'autres étoiles que notre soleil. Plus de 5500 exoplanètes de ce type ont été découvertes au cours des 30 dernières années, et d'autres le sont presque chaque semaine. La plupart d'entre elles sont situées à moins de 3000 années-lumière de nous, et beaucoup se trouvent même à proximité immédiate de notre soleil. En effet, au moins deux planètes tournent autour de Proxima Centauri, la voisine stellaire la plus proche du soleil.

Statistiquement parlant, chaque étoile devrait avoir des planètes, et nombre d'entre elles ont une masse, une taille et une orbite similaires à celles de notre Terre. Nous en savons encore très peu sur ces autres mondes, et nous ne pouvons que deviner les conditions qui y règnent. Pour trouver la preuve d'une «Terre 2.0», il faut une nouvelle génération de télescopes terrestres et spatiaux - par exemple, la mission LIFE de l'ETH Zurich, qui caractérisera en détail les exoplanètes semblables à la Terre. Dans ce cas, la détection de la vie passera par l'analyse de l'atmosphère des exoplanètes : en effet, la vie telle que nous la connaissons laisse des traces partout, y compris dans l'atmosphère.

Les futures missions telles que LIFE seront en mesure d'étudier la composition atmosphérique de dizaines d'exoplanètes semblables à la Terre afin de détecter ces signatures biologiques. Mais il y a un problème : nous ne pouvons rechercher que ce que nous connaissons et comprenons. La logique veut qu'il soit difficile de détecter des traces de vie inconnue. C'est une autre raison pour laquelle il est important de poursuivre la recherche de formes de vie encore inconnues ou nouvelles sur la Terre. Mieux nous comprendrons la vie sur Terre, plus grandes seront nos possibilités de découverte au-delà de la Terre.

L'admiration grandit avec la connaissance

La vie sur Terre, dans toute sa fantastique diversité, son inimaginable complexité et sa prodigieuse résilience, mérite notre respect et notre admiration. Et nous devons la traiter en conséquence.

Pour moi, se rapprocher de l'origine et de la nature de la vie et étudier son éventuelle extension au-delà de la Terre est l'un des défis les plus importants et les plus passionnants de la science moderne. Peut-être existe-t-il une exoplanète habitable dans notre voisinage astronomique immédiat. L'émergence de la vie est peut-être un impératif cosmique. Peut-être la vie est-elle encore plus fascinante que nous ne pouvons l'imaginer. Découvrons-le!