Aux origines de la vie

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Une synthèse sur les origines possibles de la vie.

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Aux origines de la vie

  1. 1. Aux origines de la vie F. Foucher Centre de Biophysique Moléculaire, CNRS, Orléans, France [email_address] Rencontre chercheurs/enseignants au CDDP de Tours Le 3 Février 2010
  2. 2. Apparition de la vie sur Terre, -4 Ga (milliards d’années) L’exobiologie cherche à savoir comment? Deux approches: -la chimie prébiotique -la micropaléontologie Don Dixon, 2000, cosmographica.com
  3. 3. La chimie prébiotique
  4. 4. De l’inerte au vivant La soupe primitive Les molécules du vivant
  5. 5. Trois sources de matière organique L’atmosphère L’espace Le fond des océans
  6. 6. Dans l’atmosphère primitive Expérience de Miller-Urey, 1953 Formation d’acides aminés Glycine (C 2 H 5 NO 2 ) Stanley Miller Harold Clayton Urey
  7. 7. Au fond des océans Sources hydrothermales: -présence de H, CH 3 , CO 2 , N et H 2 S -détection d’hydrocarbures.
  8. 8. Dans l’espace 141 molécules découvertes dont le méthane CH 4 , l'alcool éthylique C 2 H 5 OH ou l'acide acétique CH 3 COOH. Nébuleuse de l’aigle (M16)
  9. 9. Le bombardement météoritique source de carbone Micrométéorites de l’antarctique Il y a 4 Ga l’apport de carbone par les météorites représente un couche de 30 m recouvrant la surface du globe.
  10. 10. Le bombardement météoritique source d’acides aminés Météorite de Murchinson (+ de 70 acides aminés dont 8 protéiques/20)
  11. 11. Etude de la stabilité d’acides aminés et de leurs dérivés dans l’espace EXPOSE-R lancée le 7 février 2008 lancée le 26 novembre 2008 EXPOSE-EuTEF Station Spatiale Internationale ESA
  12. 12. Effet de l’impact météoritique sur les acides aminés Météorites artificielles NASA-JSC
  13. 13. L’étape manquante VIE Ingrédients
  14. 14. La micropaléontologie
  15. 15. Les premières traces de vie Remonter le temps
  16. 16. LUCA dernier ancêtre commun universel, -4 Ga LUCA?
  17. 17. Problème Les traces plus anciennes que 3,5 Ga ont disparu sur Terre du fait de la tectonique du plaques et du métamorphisme. Sédiments de l’Archéen 3.3 Ga 3.5 Ga ~3.8 Ga
  18. 18. Les plus anciennes traces de vie Kitty’s Gap Chert, Pilbara, Australie, -3,446 Ga Westall et al., 2006
  19. 19. Chercher ailleurs Pas de tectonique des plaques sur Mars Origine de la vie Mars, la solution?
  20. 20. La recherche de vie sur Mars
  21. 21. La recherche de vie extraterrestre Recherche d’une vie proche de la notre: -chimie du carbone -eau liquide
  22. 22. L’eau sur Mars William Herschel, 18 ème siècle: -saisons sur Mars -formation et fonte des pôles Milieu 19 ème siècle, présence d’eau liquide VIE
  23. 23. Les canaux martiens 1877, Giovanni Schiaparelli, « canali » (chenaux) 1895, Percival Lowell canaux artificiels civilisation intelligente
  24. 24. L’absence d’eau liquide 1909, Eugène Antoniadi, grande lunette de Meudon pas de canaux. Mariner 4, 1965 MARS LA TERRE Pression partielle de l’eau trop faible
  25. 25. L’espoir renaît 1984, météorite martienne ALH84001 Possibles structures fossiles (1996) NASA, Mc. Kay et al., 1996
  26. 26. La vie extrêmophile Psychrophiles (-12 à 15°C) Sur Mars entre -143 et 27°C Chlamydomonas nivalis
  27. 27. De la glace dans le sol 2008, Phoenix Eau gelée dans le sol (Permafrost) Mars Express, ESA, 2007 NASA ESA
  28. 28. L’eau liquide reste indispensable à la vie Nototheniidae (poisson des glace) Protéines et glycoprotéines antigel. Channichthyidae Sang ne contenant pas d'hémoglobine. Gynaephora groenlandica (chenille du Groenland) plus de 10 mois à - 50°C Hibernation
  29. 29. De l’eau liquide en profondeur? A environ 3 kilomètres sous la surface pour l'équateur et de 5 kilomètres sous les pôles Actuellement vie quasi-impossible en surface Au final
  30. 30. La recherche d’une vie passée sur Mars
  31. 31. L’eau liquide sur Mars Rivières asséchées Mars Express, ESA ESA
  32. 32. Présence d’argiles Image OMEGA, Mars Express, ESA Nili Fossae, Mars Reconnaissance Orbiter, NASA
  33. 33. Traces minéralogiques Mars Exploration Rover A & B (Spirit & Opportunity), 2003-2004 Jarosite et hématite présence d’eau dans le passé Spirit, NASA, 2004 Myrtille d’hématite Structures sédimentaires NASA NASA
  34. 34. Mars dans sa jeunesse Si la vie est apparue fossiles Durant le Noachien (-4.5 à -3.5 Ga) eau liquide + carbone + nutriments + énergie
  35. 35. Future mission internationale ExoMars, ESA MAX-C, (Mars Astrobiology Explorer-Cacher), NASA 2016: Mars Trace Gas Mission ESA-NASA 2018: 2 rovers
  36. 36. Que peut-on s’attendre à trouver? Des fossiles proches des plus anciennes traces de vie découvertes sur Terre. Des fossiles proches des fossiles terrestres datant de la même époque. Analogues de la même époque (Archéen): -mattes (tapis microbiens) -stromatolithes -colonies Tapis bactériens et stromatolithes actuels (Yellowstone et Shark Bay)
  37. 37. Fossiles de taille submicrométrique 10 µm Kitty’s Gap Chert, Pilbara, Australie, -3.446 Ga Fossiles de 3,5 Ga Josefsdal, Barberton, Afrique du Sud, -3.333 Ga Westall et al., 2006 Westall et al., 2006
  38. 38. Difficulté de démontrer leur origine biologique Non fossile Fossile Exemple: artefacts minéraux Problème Westall et al., 2006 Garcia Ruíz et al., 2003
  39. 39. MEB MET Equipements lourds
  40. 40. MEB MET SYNCHROTRON!!!! Equipements lourds
  41. 41. Équipements lourds incompatibles avec les charges utiles des missions spatiales L'ensemble du rover d’ExoMars devrait peser ~250 kg (dont ~16,5 kg d'instruments) Réaliser les analyses sur Terre Limitations in situ ESA
  42. 42. Problème de la sélection (500 g seulement!) Mars Sample Return (2020-2022) ESA-NASA
  43. 43. L’homme sur Mars 2050?
  44. 44. Préparation au voyage Expérience Mars 500: -105 jours (du 31 mars au 14 juillet 2009) -520 jours (début 2010): temps nécessaire pour aller sur Mars (250 jours), y rester un mois et en revenir (240 jours).
  45. 45. Les autres candidats
  46. 46. Cassini-Huygens Lancement le 15 octobre 1997. -orbiteur Cassini, -atterrisseur Huygens. NASA
  47. 47. Titan Le plus grand satellite de Saturne. Présence d’hydrocarbures et de molécules organiques. Lacs de méthane NASA
  48. 48. Encelade Petit satellite de Saturne (500 km de diamètre). Présence de vapeur d’eau et de glace s’échappant dans l’espace. Présence de molécules organiques. NASA
  49. 49. Europe Satellite de Jupiter (3100 km de diamètre). Surface de glace sur un possible océan d’eau liquide. Sonde Galileo (2003) NASA
  50. 50. Exoplanètes 429 exoplanètes découvertes en date du 28/01/10
  51. 51. Bilan Origine de la vie: -chimie prébiotique -micropaléontologie La vie sur Mars: -actuellement, peu probable -dans le passé, probable vie extraterrestre + origine de la vie La vie extraterrestre: -plusieurs candidats dans le système solaire -la vie extraterrestre est plus que probable dans l’univers Pour en savoir plus: -http://www.nirgal.net -http://www.esa.int -http://www.nasa.gov -http://www.cnes.fr

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