De la matière organique essentielle à la vie découverte sur un astéroïde pour la première fois !

prélèvement grain astéroïde
Un grain de poussière d’astéroïde prélevé à l'aide d'une aiguille en verre. | JAXA

Cet échantillon de matière provient de l’astéroïde Itokawa. Il a été collecté par la sonde Hayabusa de l’Agence d’exploration spatiale japonaise (JAXA), qui l’a rapporté sur Terre en 2010. Des scientifiques de l’Université Royal Holloway de Londres y ont détecté de l’eau et de la matière organique, des éléments qui auraient pu servir de précurseurs chimiques à l’origine de la vie sur Terre.

Lancée en 2003, la sonde Hayabusa avait pour objectif d’étudier l’astéroïde Itokawa, un petit astéroïde géocroiseur et aréocroiseur de moins d’un kilomètre de long. L’engin, qui s’est posé sur cet objet céleste en 2005, était notamment chargé de rapporter des échantillons de régolithe ; la manœuvre était néanmoins particulièrement difficile du fait de la faible gravité d’Itokawa, et la sonde a dû s’y prendre à plusieurs reprises. Quelques incidents techniques ont ensuite différé la date de retour sur Terre de la précieuse poussière prélevée.

Finalement, la mission a récupéré avec succès des milliers de particules de régolithe, de tailles allant de 10 à 200 μm (généralement inférieures à 50 μm de diamètre). Une équipe de scientifiques rapporte aujourd’hui avoir découvert parmi ces grains de poussière des traces de matériaux organiques essentiels à l’apparition de la vie. C’est la première fois que de tels éléments sont identifiés à la surface d’un astéroïde.

Des indices récoltés dans un infime grain de poussière

Comprendre les premières réactions chimiques impliquant de l’eau liquide fournit des informations cruciales sur la façon dont de simples éléments constitutifs de composés organiques ont évolué en macromolécules de plus en plus complexes (via les actions de l’eau). Une telle enquête nécessite de disposer d’échantillons vierges d’astromatériaux, soit des échantillons qui n’ont pas été compromis par la contamination terrestre, et qui préservent ainsi les états intrinsèques des propriétés physiques, chimiques et organiques des matériaux. L’étude des échantillons fraîchement collectés, soigneusement conservés, puis renvoyés sur Terre par les sondes spatiales, réduit l’ambiguïté due à l’exposition terrestre que les météorites trouvées sur Terre ont généralement subie.

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L’analyse de l’échantillon prélevé sur Itokawa montre notamment que l’eau et la matière organique ont évolué chimiquement au fil du temps. En effet, en analysant en détail un unique grain de poussière — surnommé Amazonie de par sa forme — particulièrement riche en matière organique, l’équipe de chercheurs a pu constater qu’il contenait à la fois de la matière primitive (non chauffée) et de la matière transformée (chauffée), ces deux types se trouvant à seulement 10 micromètres (un millième de centimètre) de distance !

composition poussière astéroïde
Distribution chimique et minéralogie du grain « Amazonie ». (C) Minéraux détectés par spectroscopie à rayons X (magnésium, silicium et aluminium). (D) Éléments détectés par spectroscopie Raman : olivine (vert), plagioclase (bleu), pyroxène (rouge) et matière organique primitive et mature (jaune). © QHS Chan et al.

Par le passé, cet astéroïde a donc vécu un échauffement extrême, entre 600 et 800°C selon les chercheurs. Il a ensuite subi une déshydratation et un éclatement, probablement dû à un puissant impact. Mais l’objet semble s’être spontanément réaggloméré, puis s’être réhydraté avec de l’eau provenant de poussière cosmique ou de météorites riches en carbone. « La présence de matière organique non chauffée très proche de [celle qui avait connu un échauffement] signifie que la chute des matières organiques primitives est arrivée à la surface d’Itokawa après le refroidissement de l’astéroïde », explique la Dr Queenie Chan, du Département des Sciences de la Terre de Royal Holloway.

Ces observations réalisées sur Amazonie ont aidé Chan et ses collègues à mieux comprendre l’évolution de l’astéroïde. Elles suggèrent qu’Itokawa a lui-même constamment évolué pendant des milliards d’années, en intégrant vraisemblablement de l’eau et des matières organiques exogènes rencontrées au cours de son voyage. « Ces découvertes sont vraiment passionnantes, car elles révèlent des détails complexes sur l’histoire d’un astéroïde et comment sa voie d’évolution est si similaire à celle de la Terre prébiotique », souligne la spécialiste.

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Cette étude révèle que les astéroïdes de type S — des astéroïdes principalement composés de silicates de fer et de magnésium, dont sont issus la plupart des météorites qui chutent sur Terre — comme Itokawa, contiennent les ingrédients bruts de la vie. Ces astéroïdes constituent le deuxième type d’astéroïdes le plus important (après le type C) ; ils dominent dans la partie interne de la ceinture principale d’astéroïdes. Ainsi, cette découverte remet en question les hypothèses traditionnelles sur l’origine de la vie sur Terre, qui se sont jusqu’à présent fortement concentrées sur les astéroïdes de type C, riches en carbone.

Chan rappelle par ailleurs que le succès de la mission Hayabusa et l’analyse de l’échantillon rapporté sur Terre ont ouvert la voie à une analyse plus détaillée des matériaux carbonés récoltés par les missions ultérieures, telles que les missions Hayabusa 2 de la JAXA (lancée en 2014) et OSIRIS-REx de la NASA (lancée en 2016), chargées respectivement d’étudier les astéroïdes Ryugu et Bennu.

Hayabusa 2 a rapporté sur Terre un échantillon de plus de 5 grammes de la surface de Ryugu, qui est un astéroïde de type C. Depuis son retour au mois de décembre, cet échantillon de matière fait l’objet d’analyses détaillées par une équipe internationale de chercheurs. Le retour de l’échantillon de Bennu (un astéroïde carboné également, de type B) collecté par OSIRIS-Rex au mois d’octobre 2020, est prévu quant à lui pour 2023. Ces deux missions ont d’ores et déjà identifié des matériaux exogènes sur leurs astéroïdes cibles. Pour la docteure Chan, les observations faites récemment par son équipe constituent une preuve supplémentaire que le mélange de matériaux est un processus courant dans notre système solaire.

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Source : Scientific reports, QHS Chan et al.

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