Des scientifiques américains de l’Université de Californie trouvent des preuves que la vie sur terre a commencé il y a 4,1 milliards d’années, 300 millions plus tôt qu’on ne le pensait
De nouvelles preuves suggèrent que la vie sur Terre a commencé beaucoup plus tôt que nous ne le pensions
L’émergence de la vie sur Terre est un sujet très débattu dans le domaine scientifique. Quand précisément la chimie du monde a-t-elle donné naissance à la biologie ? Une nouvelle étude, publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences, fournit des preuves convaincantes que la vie a commencé il y a 4,1 milliards d’années, 300 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait.
L’équipe de recherche, dirigée par l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA), a examiné l’intérieur de 79 cristaux de zircon en Australie-Occidentale et a découvert qu’un seul d’entre eux contenait une substance inattendue. Les zircons font partie des matériaux les plus anciens sur Terre, se formant comme un minéral dans certains magmas lorsqu’ils se refroidissent. Comme ils sont incroyablement durables, avec une forte résistance à la corrosion ou aux changements de température, ils agissent comme des capsules temporelles, préservant les conditions autour du moment de leur cristallisation. 
Ce zircon unique vieux de 4,1 milliards d’années contenait du graphite, une forme de carbone – l’élément sur lequel repose toute vie sur Terre. Lorsque cela a été analysé chimiquement, les chercheurs ont découvert à leur grande surprise qu’il était enrichi en carbone 12, une version plus légère du carbone associé à la vie.
Jusqu’à présent, le consensus scientifique était que la vie ne pouvait avoir commencé qu’après le Late Heavy Bombardment (LHB), une époque ancienne où la Terre a subi une série prolongée d’impacts. La Terre, violemment volcanique et au bout d’un stand de tir planétoïde, était considérée comme bien trop hostile à l’époque pour que la chimie de la planète puisse se transformer en matériau héréditaire, probablement de l’ADN, qui à un moment donné s’est suffisamment reproduit pour former la vie dans un processus connu sous le nom d’abiogenèse. 
On pensait jusqu’à présent que la vie sur Terre avait commencé il y a environ 3,8 à 3,5 milliards d’années. Bien qu’il existe des signatures chimiques antérieures possibles, les premières preuves fossilisées provenaient de roches fortement déformées vieilles de 3,7 milliards d’années au Groenland, qui présentaient également des traces de l’élément léger carbone-12 dans le graphite. 
En excluant que ce carbone n’ait pas été formé par des processus géologiques, les chercheurs ont pensé qu’il s’agissait de la première preuve préservée de la vie sur Terre. Quoi qu’il en soit, il y a au moins 3,5 à 3 milliards d’années, il y avait de nombreuses preuves fossiles ou chimiques que des cellules simples, dont certaines utilisaient une forme primitive de photosynthèse, étaient présentes.
Cette nouvelle découverte, dans laquelle les chercheurs ont une grande confiance, suggère que la vie a commencé immédiatement après le LHB, et seulement 450 millions d’années après que la Terre elle-même a été forgée dans les feux de notre jeune système solaire. « Il y a vingt ans, cela aurait été hérétique ; trouver des preuves de la vie il y a 3,8 milliards d’années était choquant », a déclaré Mark Harrison, co-auteur de la recherche et professeur de géochimie à l’UCLA, dans un communiqué. « La vie sur Terre a peut-être commencé presque instantanément. Avec les bons ingrédients, la vie semble se former très rapidement.
À l’exception de certains virus, l’ADN de toute vie sur Terre partage quatre bases – des blocs de construction chimiques qui composent nos brins d’ADN. Cette caractéristique universelle suggère fortement que l’événement qui a synthétisé l’ADN pour la première fois ne s’est produit qu’une seule fois, ou que toute autre tentative de synthèse a été interrompue. Si la vie a commencé il y a 4,1 milliards d’années, cela signifie que l’ADN lui-même a commencé à se répliquer encore plus tôt, peut-être à la fin du LHB. Tout ce qui vit sur la planète Terre a commencé avec cet événement de synthèse rare, remontant jusqu’au tout début du monde. Darwin aurait adoré ça.
La vie sur Terre a probablement commencé il y a au moins 4,1 milliards d’années – bien plus tôt que ne le pensaient les scientifiques 
Une équipe de recherche dirigée par l’UCLA trouve des preuves que la Terre primitive n’était pas sèche et désolée
Les géochimistes de l’UCLA ont trouvé des preuves que la vie existait probablement sur Terre il y a au moins 4,1 milliards d’années, soit 300 millions d’années plus tôt que ne le suggéraient les recherches précédentes. La découverte indique que la vie a peut-être commencé peu de temps après la formation de la planète il y a 4,54 milliards d’années. La recherche est publiée aujourd’hui dans la première édition en ligne de la revue Actes de l’Académie nationale des sciences. « Il y a vingt ans, cela aurait été hérétique ; trouver des preuves de la vie il y a 3,8 milliards d’années était choquant », a déclaré Mark Harrison, co-auteur de la recherche et professeur de géochimie à l’UCLA.
« La vie sur Terre a peut-être commencé presque instantanément », a ajouté Harrison, membre de la National Academy of Sciences. « Avec les bons ingrédients, la vie semble se former très rapidement. » La nouvelle recherche suggère que la vie existait avant le bombardement massif du système solaire interne qui a formé les grands cratères de la lune il y a 3,9 milliards d’années. « Si toute vie sur Terre est morte pendant ce bombardement, ce que certains scientifiques ont soutenu, alors la vie a dû redémarrer rapidement », a déclaré Patrick Boehnke, co-auteur de la recherche et étudiant diplômé du laboratoire de Harrison. Les scientifiques croyaient depuis longtemps que la Terre était sèche et désolée pendant cette période.
Les recherches de Harrison – y compris une étude de 2008 dans Nature qu’il a co-écrite avec Craig Manning, professeur de géologie et de géochimie à l’UCLA, et l’ancienne étudiante diplômée de l’UCLA Michelle Hopkins – prouvent le contraire. « La Terre primitive n’était certainement pas une planète infernale, sèche et bouillonnante ; nous ne voyons absolument aucune preuve de cela », a déclaré Harrison. « La planète ressemblait probablement beaucoup plus à ce qu’elle est aujourd’hui qu’on ne le pensait auparavant. »
Les scientifiques ont identifié 656 zircons contenant des taches sombres qui pourraient être révélatrices et en ont analysé de près 79 avec la spectroscopie Raman, une technique qui montre la structure moléculaire et chimique des micro-organismes anciens en trois dimensions. Bell et Boehnke, qui ont été les pionniers des tests chimiques et minéralogiques pour déterminer l’état des zircons anciens, recherchaient du carbone, le composant clé de la vie. 
L’un des 79 zircons contenait du graphite – du carbone pur – à deux endroits. « La première fois que le graphite a été exposé au cours des 4,1 derniers milliards d’années, c’est lorsque Beth Ann et Patrick ont effectué les mesures cette année », a déclaré Harrison. Dans quelle mesure sont-ils convaincus que leur zircon représente du graphite vieux de 4,1 milliards d’années ?
« Très confiant », a déclaré Harrison. « Il n’y a pas de meilleur cas d’inclusion primaire dans un minéral jamais documenté, et personne n’a proposé d’explication alternative plausible pour le graphite d’origine non biologique dans un zircon. »
Le graphite est plus ancien que le zircon qui le contient, ont déclaré les chercheurs. Ils savent que le zircon a 4,1 milliards d’années, d’après son rapport uranium/plomb ; ils ne connaissent pas l’âge du graphite. La recherche suggère que la vie dans l’univers pourrait être abondante, a déclaré Harrison. Sur Terre, la vie simple semble s’être formée rapidement, mais il a probablement fallu plusieurs millions d’années pour qu’une vie très simple développe la capacité de photosynthèse. 
Le carbone contenu dans le zircon a une signature caractéristique – un rapport spécifique du carbone 12 au carbone 13 – qui indique la présence d’une vie photosynthétique. « Nous devons penser différemment la Terre primitive », a déclaré Bell. Wendy Mao, professeur agrégé de sciences géologiques et de science des photons à l’Université de Stanford, est l’autre co-auteur de la recherche. La recherche a été financée par la National Science Foundation et une collaboration postdoctorale Simons sur l’origine de la vie accordée à Bell.
Les scientifiques ont peut-être trouvé les premières preuves de la vie sur Terre 
Les cristaux de carbone ont plus de 3,8 milliards d’années
Les indices sont cachés dans des particules microscopiques de graphite, un minéral de carbone, emprisonnées à l’intérieur d’un seul gros cristal de zircon. Les zircons se développent dans les magmas, incorporant souvent d’autres minéraux dans leurs structures cristallines de silicium, d’oxygène et de zirconium. Et bien qu’ils s’étendent à peine sur la largeur d’un cheveu humain, les zircons sont presque indestructibles. Ils peuvent durer plus longtemps que les roches dans lesquelles ils se sont initialement formés, endurant de multiples cycles d’érosion et de dépôt.
En fait, bien que les roches les plus anciennes de la Terre ne datent que de 4 milliards d’années, les chercheurs ont découvert des zircons datant jusqu’à 4,4 milliards d’années. Ces cristaux offrent un rare aperçu du premier chapitre de l’histoire de la Terre, connu sous le nom d’éon hadéen. « Ce sont à peu près nos seuls échantillons physiques de ce qui se passait sur Terre avant il y a 4 milliards d’années », déclare Elizabeth Bell, géochimiste à l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et auteur principal de la nouvelle étude publié en ligne aujourd’hui dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
Dans l’étude, Bell et ses collègues ont examiné les zircons des Jack Hills en Australie-Occidentale, un site qui a produit plus d’échantillons hadéens que partout ailleurs sur Terre, à la recherche d’inclusions de minéraux carbonés comme les diamants et le graphite. La simple présence de ces minéraux ne prouve pas que la biologie existait au moment de la formation des zircons, mais elle offre l’opportunité de rechercher des signes chimiques de vie. L’équipe a finalement trouvé de petits morceaux de graphite potentiellement non perturbé dans un cristal vieux de 4,1 milliards d’années. 
Le graphite a un faible rapport entre les atomes de carbone lourds et légers, appelés isotopes, ce qui correspond à la signature isotopique de la matière organique. « Sur Terre aujourd’hui, si vous regardiez ce carbone, vous diriez qu’il est biogénique », dit Bell. « Bien sûr, c’est plus controversé pour l’Hadean. »
Les auteurs énumèrent plusieurs processus non biologiques qui pourraient expliquer leurs découvertes, mais ils favorisent l’idée que le graphite a commencé comme matière organique dans les sédiments qui ont été entraînés dans le manteau terrestre lors de la collision des plaques tectoniques. Au fur et à mesure que les sédiments fondaient pour former du magma, les températures et les pressions élevées ont transformé le carbone en graphite, qui s’est finalement retrouvé dans un cristal de zircon. Si cette histoire est vraie et que la vie existait il y a 4,1 milliards d’années, Bell dit que les nouveaux résultats corroborent les preuves croissantes d’une Terre primitive plus hospitalière que les scientifiques ne l’imaginaient autrefois. 
« La vision traditionnelle des premières centaines de millions d’années de la Terre était qu’il s’agissait d’une planète stérile, sans vie et chaude qui était constamment bombardée par des météorites », dit-elle. Mais en partie grâce à la richesse des informations révélées par les zircons de Jack Hills ces dernières années, les scientifiques en sont venus à voir la Terre primitive comme beaucoup plus douce et plus propice à la vie.
« Nous savons qu’il y avait de l’eau liquide », explique Mark van Zuilen, géo microbiologiste à l’Institut de physique du globe de Paris. « Rien ne nous empêche de supposer que la vie était là. » Cependant, van Zuilen et d’autres disent qu’ils ne sont pas sûrs que la nouvelle étude fournisse des preuves convaincantes que c’était le cas. Une partie de cette circonspection trouve ses racines dans l’histoire récente. En 2008, des chercheurs ont annoncé que les inclusions de diamant-graphite dans des zircons vieux de 4,3 milliards d’années avaient des signatures potentiellement biologiques, inspirant Bell et son équipe à commencer à examiner la propre collection de cristaux de Jack Hills de l’UCLA. Mais une analyse ultérieure a montré que les inclusions de 2008 provenaient d’une contamination de laboratoire, et non de la Terre primitive. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont pris des mesures pour prévenir des problèmes similaires.
« Cette expérience négative ne signifie pas que personne ne devrait réessayer », déclare John Eiler, géologue au California Institute of Technology de Pasadena. « Mais disons simplement que je suis prudent. » D’une part, dit-il, les chercheurs doivent régler certains débats importants, comme si les inclusions dans les zircons hadéens préservent vraiment le matériau d’origine, ou s’ils ont été modifiés, par exemple, lors d’un épisode ultérieur de métamorphisme. Il se demande également si la matière organique peut survivre dans les chambres magmatiques assez longtemps pour former du graphite, mettant en doute le mécanisme proposé.
Ces questions mises à part, la plupart des scientifiques, y compris les auteurs, conviennent que les données n’excluent pas encore les explications non biologiques. De nombreux processus abiotiques peuvent produire du carbone avec des signatures isotopiques similaires à la matière organique. Par exemple, le graphite pourrait contenir du carbone provenant de certains types de météorites, qui ont des compositions isotopiques légères. Alternativement, certains invoquent des processus chimiques, comme les réactions dites de Fischer-Tropsch, dans lesquelles le carbone, l’oxygène et l’hydrogène réagissent avec un catalyseur comme le fer pour former du méthane et d’autres hydrocarbures. De telles réactions se sont probablement produites près des évents hydrothermaux dans l’Hadéen, dit van Zuilen, et peuvent conférer des signatures isotopiques qui sont indiscernables des matériaux biologiques.
La vie sur Terre a commencé il y a 4,1 milliards d’années, selon une étude
Les géochimistes ont trouvé des preuves que la vie existait probablement sur Terre il y a au moins 4,1 milliards d’années, soit 300 millions d’années plus tôt que ne le suggéraient les recherches précédentes. La découverte indique que la vie a peut-être commencé peu de temps après la formation de la planète il y a 4,54 milliards d’années. La recherche est publiée le 19 octobre dans l’édition en ligne de la revue Actes de l’Académie nationale des sciences. Mark Harrison est co-auteur de la recherche et professeur de géochimie à l’UCLA. Harrisson a dit : La vie sur Terre a peut-être commencé presque instantanément. Avec les bons ingrédients, la vie semble se former très rapidement.
La nouvelle recherche suggère que la vie existait avant le bombardement massif du système solaire interne qui a formé les grands cratères de la lune il y a 3,9 milliards d’années. Patrick Boehnke est co-auteur de la recherche et étudiant diplômé du laboratoire de Harrison. Boehnke a dit :
Si toute vie sur Terre est morte pendant ce bombardement, ce que certains scientifiques ont soutenu, alors la vie a dû redémarrer rapidement.
Les scientifiques croyaient depuis longtemps que la Terre était sèche et désolée pendant cette période. De nouvelles recherches suggèrent le contraire. Harrison a dit :
La Terre primitive n’était certainement pas une planète infernale, sèche et bouillante ; nous n’en voyons absolument aucune preuve. La planète ressemblait probablement beaucoup plus à ce qu’elle est aujourd’hui qu’on ne le pensait auparavant.
Les chercheurs ont étudié plus de 10 000 zircons formés à l’origine à partir de roches en fusion, ou magmas, d’Australie occidentale. Les zircons sont des minéraux lourds et durables liés au zirconium cubique synthétique utilisé pour les imitations de diamants. Ils capturent et préservent leur environnement immédiat, ce qui signifie qu’ils peuvent servir de capsules temporelles. Les scientifiques ont identifié 656 zircons contenant des taches sombres qui pourraient être révélatrices et en ont analysé de près 79 avec la spectroscopie Raman, une technique qui montre la structure moléculaire et chimique des micro-organismes anciens en trois dimensions. Les chercheurs cherchaient du carbone, le composant clé de la vie. L’un des 79 zircons contenait du graphite – du carbone pur – à deux endroits. Le graphite est plus ancien que le zircon qui le contient, ont déclaré les chercheurs. Ils savent que le zircon a 4,1 milliards d’années, d’après son rapport uranium/plomb ; ils ne connaissent pas l’âge du graphite. La recherche suggère que la vie dans l’univers pourrait être abondante, a déclaré Harrison. Sur Terre, la vie simple semble s’être formée rapidement, mais il a probablement fallu plusieurs millions d’années pour qu’une vie très simple développe la capacité de photosynthèse.
Le carbone contenu dans le zircon a une signature caractéristique – un rapport spécifique du carbone 12 au carbone 13 – qui indique la présence d’une vie photosynthétique. Bell a dit :
Nous devons penser différemment la Terre primitive.
Conclusion : Une recherche publiée le 19 octobre 2015 dans l’édition en ligne des Actes de l’Académie nationale des sciences suggère que la vie sur Terre a commencé 300 millions d’années plus tôt que précédemment documenté, repoussant l’origine de la vie près de la formation de la planète.
https://www.iflscience.com/life-earth-started-remarkably-close-planets-fiery-formation-31386
https://www.science.org/content/article/scientists-may-have-found-earliest-evidence-life-earth
https://earthsky.org/earth/life-on-earth-began-4-1-billion-years-ago-says-study/