Des molécules de sucre ont pour la première fois été détectées dans l’espace interstellaire, notamment de l’érythrulose, un sucre présent dans les framboises et certains produits autobronzants. Ce sucre a été détecté dans un nuage moléculaire situé près du centre de la Voie Lactée et pourrait avoir été apporté sur Terre par le biais du Grand Bombardement tardif il y a des milliards d’années. Cette découverte suggère une source alternative de molécules essentielles ayant pu contribuer à la chimie prébiotique terrestre.
Les sucres sont des biomolécules essentielles à tous les organismes vivants sur Terre. Ils composent par exemple la structure de base de l’ADN et de l’ARN et jouent des rôles clés dans de nombreux processus métaboliques. Dans les théories de l’émergence de la vie sur Terre, on estime qu’ils sont indispensables à la chimie prébiotique en contribuant à la formation des premiers acides nucléiques.
On estime cependant qu’au moins une partie des sucres présents sur Terre sont d’origine exogène. En effet, les expériences simulant les conditions de la Terre primitive suggèrent que, dans les conditions testées, ils ne peuvent se former en quantités suffisantes pour les réactions prébiotiques nécessaires à la vie sans apport extérieur. D’autre part, des sucres bio-essentiels tels que le ribose et le glucose ont été détectés dans des météorites primitives et dans l’astéroïde Bennu, renforçant l’hypothèse de l’origine exogène.
Cependant, aucune molécule de sucre n’avait jusqu’ici été détectée dans le milieu interstellaire. Cette nouvelle détection constitue un indice supplémentaire en faveur de l’hypothèse d’une origine exogène des sucres présents sur Terre. Dans une étude publiée hier (13 juillet) dans la revue Nature Astronomy, des chercheurs ont détecté pour la première fois de l’érythrulose au sein d’un nuage moléculaire près du centre de la Voie Lactée.
« La détection de l’érythrulose est très enthousiasmante car elle ouvre la possibilité de découvrir dans l’espace d’autres sucres tels que le ribose, qui entre dans la composition de l’ARN, et d’autres molécules importantes pour l’origine de la vie », explique dans un communiqué du Conseil national de la recherche espagnol Carlos Briones, du Centre d’Astrobiologie de Torrejón de Ardoz, co-auteur de l’étude.
Une signature spectrale longtemps insaisissable
L’érythrulose a été détectée en direction du nuage moléculaire G+0,693−0,027. Sa détection a, selon les chercheurs, constitué un défi car elle absorbe facilement l’eau environnante et se dégrade sous l’effet de la chaleur. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont utilisé une technique de vaporisation utilisant des impulsions laser ultrarapides sur les relevés à large bande du radiotélescope Yebes de 40 m et du télescope de 30 m de l’Institut de radioastronomie dans la gamme millimétrique (IRAM).
L’approche a permis d’enregistrer le spectre de rotation de la molécule en phase gazeuse. Plus précisément, l’équipe de l’étude a identifié 12 raies spectrales correspondant au spectre de l’érythrulose. Il s’agit du seul cétose à quatre atomes de carbone naturellement connu à ce jour, ce qui rend sa détection dans le milieu interstellaire surprenante.
« Cette découverte était inattendue, car l’opinion dominante en astrochimie est que les molécules interstellaires grandissent par l’ajout séquentiel d’atomes de carbone », explique Izaskun Jiménez-Serra, autrice principale de ces travaux et également affiliée au Centre d’Astrobiologie de Torrejón de Ardoz.
« Jusqu’à présent, les méthodes astrochimiques avaient permis la détection de plus de 340 molécules de tailles et de complexités moléculaires variées, mais les sucres comportant trois atomes de carbone ou plus étaient restés jusqu’alors indétectés », ajoute dans un communiqué distinct Andres de la Escosura Navazo, de l’Institut de recherches avancées en sciences chimiques (IAdChem) et du département de chimie organique de l’Université autonome de Madrid (UAM).
Un scénario potentiel pour la chimie prébiotique
Les données indiquent en outre que l’érythrulose est au moins huit fois plus abondante que d’autres sucres à trois atomes de carbone similaires, pour lesquels seules des limites supérieures d’abondance ont pu être établies dans cette région. Des analyses de chimie quantique et des modélisations supplémentaires suggèrent qu’elle se serait formée sur la glace enrobant les grains de poussière interstellaires à partir d’alcools et d’aldéhydes à deux atomes de carbone plus simples.
Compte tenu de l’abondance de l’érythrulose dans le nuage moléculaire, l’équipe estime qu’entre 0,5 et 50 millions de tonnes métriques de ce sucre auraient théoriquement pu atteindre la surface de la Terre lors du Grand Bombardement tardif, il y a environ 4,1 à 3,8 milliards d’années.
Toutefois, « il convient de noter que cela n’implique pas [nécessairement] que l’érythrulose ait atteint la Terre ou joué un rôle dans l’origine de la vie ; son importance réside dans la démonstration que la chimie interstellaire peut générer des molécules d’une complexité croissante, en combinant l’observation astronomique, la spectroscopie en laboratoire et la chimie théorique », précise Emilio Martínez Núñez, professeur de physique et de chimie à l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle.
Autrement dit, la présence d’érythrulose dans le milieu interstellaire pourrait offrir une source alternative de sucres ayant pu contribuer à l’émergence de la chimie prébiotique sur la Terre primitive.
