Quand la Terre s’est formée il y a environ 4,54 milliards d’années, ses océans étaient loin d’être le berceau de la vie que nous connaissons aujourd’hui. Une nouvelle étude menée par les chercheurs Meng Guo et Jun Korenaga, de l’université de Yale, révèle que ces premières étendues d’eau étaient trop acides pour permettre l’émergence de la vie. Ce n’est qu’au bout de 500 millions d’années que les océans ont atteint un pH plus neutre, compatible avec la formation des premières molécules organiques et, par conséquent, avec l’apparition de la vie. Cette découverte soulève des questions fascinantes sur les conditions nécessaires à la naissance de la vie et pourrait même influencer la recherche d’organismes extraterrestres sur d’autres planètes.
Des océans inhospitaliers
Aujourd’hui, les océans terrestres sont légèrement alcalins avec un pH d’environ 8,1. Ce niveau est crucial pour l’équilibre chimique de la vie marine. Toutefois, à ses débuts, la Terre était bien différente. Encore marquée par des bombardements météoritiques intenses et une activité volcanique massive, la jeune planète possédait en effet une atmosphère riche en dioxyde de carbone (CO2). Cette forte concentration de CO2 aurait entraîné une acidification des océans, faisant chuter leur pH bien en dessous du niveau neutre de 7.
Les conséquences de cette acidité sont majeures. Dans un environnement trop acide, la formation des molécules organiques complexes (les briques de la vie) devient difficile, voire impossible. Les premières formes de vie, qui nécessitaient des conditions chimiques stables, n’auraient donc pas pu prospérer dans de tels océans. Pourtant, les horloges moléculaires situent l’apparition de la vie il y a environ 4,2 milliards d’années, un laps de temps qui semble précéder la neutralisation de ces eaux primitives.
Une modélisation novatrice de l’évolution chimique des océans terrestres
Pour comprendre ce paradoxe, des chercheurs à l’université de Yale ont entrepris de modéliser l’évolution chimique des océans terrestres. Leur étude, publiée récemment, propose une estimation du temps nécessaire à ces masses d’eau pour atteindre un pH compatible avec la vie. Leur modèle prend en compte plusieurs facteurs géologiques et atmosphériques, notamment l’altération des silicates présents dans les fonds marins et les premiers continents ainsi que la capture du CO2 atmosphérique par les océans. En modifiant progressivement la composition des océans, ces processus chimiques ont conduit à une augmentation lente, mais constante du pH.
Selon les résultats de cette modélisation, les océans terrestres auraient maintenu un pH acide, autour de 5 pendant environ 500 millions d’années après la formation de la planète. Ce n’est qu’il y a quatre milliards d’années que les eaux auraient atteint un niveau de neutralité chimique, créant enfin des conditions propices à l’émergence de la vie.
Un paradoxe temporel
Ce calendrier soulève une contradiction intrigante. Si les océans n’étaient habitables qu’il y a 4 milliards d’années, comment expliquer l’apparition des premières formes de vie datées à 4,2 milliards d’années ?
Plusieurs hypothèses pourraient résoudre ce paradoxe. Il est possible que la datation de ces premières traces de vie soit sujette à révision, les horloges moléculaires étant difficiles à calibrer en l’absence de fossiles très anciens. Une autre explication pourrait être que la vie serait apparue dans des environnements spécifiques, comme des sources hydrothermales profondes ou des étangs isolés où les conditions chimiques différaient de celles de l’océan global.
Enfin, il se pourrait aussi que malgré sa précision, cette nouvelle modélisation soit perfectible. Comme l’a souligné le Dr Guo, la modélisation du pH des océans primitifs implique de nombreux paramètres complexes liés à l’atmosphère, à la croûte terrestre et au manteau. Cette complexité laisse nécessairement une marge d’incertitude.
Des implications pour la recherche de la vie extraterrestre
Au-delà de la compréhension des origines de la vie terrestre, cette étude pourrait avoir des répercussions sur la recherche de la vie ailleurs dans l’univers. La rapidité avec laquelle la vie est apparue sur Terre dès que les conditions sont devenues favorables suggère que ce phénomène pourrait se reproduire ailleurs.
Si d’autres planètes possédant des océans suivent une évolution chimique similaire, la possibilité d’y trouver des formes de vie devient plus crédible. Cette hypothèse renforce l’intérêt pour l’étude des exoplanètes situées dans la zone habitable de leur étoile, où l’eau liquide pourrait exister.
