La vie, une histoire vieille de 4 milliards d’années
La vie a trouvé un foyer sur Terre depuis environ 4 milliards d’années. Cela représente une fraction significative des 13,77 milliards d’années d’histoire de l’univers. Supposément, si la vie est apparue ici, elle aurait pu apparaître n’importe où. Et pour des définitions suffisamment larges de la vie, il pourrait même être possible que la vie soit apparue quelques secondes seulement après le Big Bang.
Définir la vie
Pour explorer les origines de la vie, nous devons d’abord la définir. Il existe plus de 200 définitions publiées de ce terme, ce qui montre à quel point ce concept est difficile à saisir. Par exemple, les virus sont-ils vivants ? Ils se répliquent mais ont besoin d’un hôte pour le faire. Et les prions, ces structures protéiques pathogènes ? Les débats continuent de tourbillonner autour de la frontière entre la vie et la non-vie. Mais pour nos besoins, nous pouvons utiliser une définition extrêmement large, mais très utile : la vie est tout ce qui est soumis à l’évolution darwinienne.
Cette définition est pratique car nous allons explorer les origines de la vie elle-même, ce qui, par définition, brouillera les frontières entre la vie et la non-vie. À un moment donné, dans un passé lointain, la Terre n’était pas vivante. Puis elle l’a été. Cela signifie qu’il y a eu une période de transition qui étirera naturellement les limites de toute définition que vous pouvez rassembler. De plus, en creusant plus profondément dans le passé et en explorant d’autres options potentielles pour la vie, nous voulons garder notre définition large, en particulier lorsque nous explorons les coins les plus extrêmes et exotiques de l’univers.
La vie sur Terre il y a 3,7 milliards d’années
Avec cette définition en main, la vie sur Terre est apparue il y a au moins 3,7 milliards d’années. À ce moment-là, des organismes microscopiques étaient déjà suffisamment sophistiqués pour laisser derrière eux des traces de leurs activités qui persistent jusqu’à aujourd’hui. Ces organismes ressemblaient beaucoup à ceux d’aujourd’hui : ils utilisaient l’ADN pour stocker des informations, l’ARN pour transcrire ces informations en protéines, et les protéines pour interagir avec l’environnement et faire des copies de l’ADN. Cette combinaison à trois voies permet à ces lots de produits chimiques de subir une évolution darwinienne.
Mais ces microbes ne sont pas juste tombés du ciel ; ils ont évolué à partir de quelque chose. Et si la vie est tout ce qui évolue, il devait y avoir une version plus simple de la vie apparaissant même plus tôt dans le passé de la Terre. Certaines théories supposent que les premières molécules autoréplicatrices, et donc la forme de vie la plus simple possible sur Terre, pourraient être apparues dès que les océans se sont refroidis, il y a plus de 4 milliards d’années.
Et la Terre n’était peut-être pas seule – Mars et Vénus avaient des conditions similaires à cette époque, donc si la vie s’est produite ici, elle aurait pu se produire là-bas aussi.
La première vie dans l’univers
Mais le soleil n’a pas été la première étoile à s’enflammer en fusion ; il est le produit d’une longue lignée de générations précédentes d’étoiles. La vie telle que nous la connaissons nécessite quelques éléments clés : l’hydrogène, l’oxygène, le carbone, l’azote et le phosphore. À l’exception de l’hydrogène, qui est apparu dans les premières minutes après le Big Bang, tous ces éléments sont créés dans les cœurs des étoiles au cours de leur cycle de vie. Donc, tant que vous avez au moins une ou deux générations d’étoiles vivantes et mourantes, et qui répandent ainsi leurs éléments dans la galaxie, vous pouvez avoir une vie similaire à celle de la Terre apparaissant dans l’univers.
Cela repousse l’horloge en arrière sur la première apparition possible de la vie à plus de 13 milliards d’années. Cette époque de l’histoire de l’univers est connue sous le nom d’aube cosmique, lorsque les premières étoiles se sont formées. Les astronomes ne sont pas exactement sûrs de quand cette époque transformatrice a eu lieu, mais c’était quelque part dans quelques centaines de millions d’années après le Big Bang. Dès que ces étoiles sont apparues, elles ont pu commencer à créer les éléments nécessaires à la vie.
Ainsi, la vie telle que nous la connaissons – basée sur des chaînes de carbone, utilisant l’oxygène pour transporter l’énergie et submergée dans un bain d’eau liquide – pourrait être bien, bien plus ancienne que la Terre. Même les autres formes hypothétiques de vie basées sur des biochimies exotiques nécessitent un mélange similaire d’éléments. Par exemple, une vie extraterrestre pourrait utiliser le silicium au lieu du carbone comme bloc de construction de base ou utiliser le méthane au lieu de l’eau comme solvant. Quoi qu’il en soit, ces éléments doivent venir de quelque part, et ce quelque part se trouve dans les cœurs des étoiles. Sans étoiles, vous ne pouvez pas avoir de vie chimique.
La première vie dans l’univers, sans produits chimiques ?
Mais peut-être est-il possible d’avoir de la vie sans chimie. Il est difficile d’imaginer à quoi pourraient ressembler ces créatures. Mais si nous prenons notre définition large – que la vie est tout ce qui est soumis à l’évolution – alors nous n’avons pas besoin de produits chimiques pour que cela se produise. Bien sûr, la chimie est un moyen pratique de stocker des informations, d’extraire de l’énergie et d’interagir avec l’environnement, mais il existe d’autres voies hypothétiques.
Par exemple, 95% des contenus énergétiques de l’univers sont inconnus de la physique, littéralement en dehors des éléments connus. Les scientifiques ne savent pas de quoi sont composés ces mystérieux composants de l’univers, appelés matière noire et énergie sombre. Peut-être qu’il existe des forces supplémentaires de la nature qui ne fonctionnent que sur la matière noire et l’énergie sombre. Peut-être qu’il existe plusieurs espèces de matière noire – un tableau périodique entier de matière noire. Qui sait quelles interactions et quelle chimie sombre se jouent dans les vastes étendues entre les étoiles ? Une vie sombre hypothétique aurait pu apparaître dans l’univers extrêmement ancien, bien avant l’émergence des premières étoiles, alimentée et médiée par des forces que nous ne comprenons pas encore.
Des structures complexes dans les premiers instants du Big Bang
Les possibilités peuvent devenir encore plus étranges. Certains physiciens ont émis l’hypothèse que dans les premiers instants du Big Bang, les forces de la nature étaient si extrêmes et si exotiques qu’elles auraient pu soutenir la croissance de structures complexes. Par exemple, ces structures pourraient être des cordes cosmiques, qui sont des plis dans l’espace-temps, ancrés par des monopoles magnétiques. Avec une complexité suffisante, ces structures pourraient avoir stocké de l’information. Il y aurait eu suffisamment d’énergie pour satisfaire tous les besoins, et ces structures auraient pu s’autorépliquer, permettant ainsi une évolution darwinienne. Toute créature existant dans ces conditions aurait vécu et serait morte en moins d’une seconde – mais pour eux, cela aurait été une vie entière.