Eau. On le trouve partout sur Terre, des calottes polaires aux geysers à vapeur. Et là où ils trouvent de l'eau, ils trouvent la vie, presque sans exception. «Quand nous trouvons de l'eau ici sur Terre - que ce soit des lacs couverts de glace, des évents hydrothermaux en haute mer, des déserts arides - s'il y a de l'eau, nous trouvons des microbes qui parviennent à y vivre», explique Brian Glaser, océanographe à Université d'Hawaï à Manoa, étudiant l'astrobiologie.
Par conséquent, la devise inhabituelle de la NASA dans la chasse à la vie extraterrestre était «suivez l'eau».
Récemment, des scientifiques de la NASA ont annoncé une découverte sur Mars: les courants sombres que les scientifiques ont vus pendant les mois d'été sur Mars pendant plus de dix ans se sont révélés être des preuves de l'écoulement de l'eau. Alors que les flux de sel peuvent être trop sursaturés en sels de chlorure pour soutenir la vie, ils augmentent la probabilité de vie sur Mars en ce moment.
Mais pourquoi exactement l'eau est-elle une molécule si importante pour la vie? Pourrait-il y avoir d'autres ingrédients qui fournissent la recette parfaite pour la vie sur d'autres planètes?
Il s'avère que plusieurs propriétés chimiques de l'eau la rendent indispensable au vivant. Non seulement l'eau dissout presque tout, mais c'est aussi l'un des rares matériaux qui peuvent être solides, liquides et gazeux dans une plage de température relativement étroite.
La vie courante
Presque toute la vie sur Terre utilise une membrane qui sépare le corps de l'environnement. Pour rester en vie, le corps prend des matériaux importants pour produire de l'énergie, filtrant les substances toxiques comme les déchets. À cet égard, l'eau est nécessaire car elle reste liquide à la température de la terre. En s'écoulant, il fournit un moyen efficace de transférer des substances de la cellule vers l'environnement de la cellule. La libération d'énergie à partir des solides est beaucoup plus difficile (bien qu'il y ait des microbes qui mangent de la roche), dit Glazer.
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L'autre partie de l'équation - outre le fait que l'eau peut transporter des substances dans et hors de la cellule - est liée à une configuration chimique unique. L'humble molécule d'eau se compose de deux atomes d'hydrogène liés à un atome d'oxygène.
«La façon dont ils sont combinés fait de l'eau un merveilleux solvant universel», ce qui lui permet de dissoudre à peu près n'importe quelle substance, dit Glaser.
Cela est principalement dû au fait que la molécule a une polarité, les atomes d'hydrogène se regroupent d'un côté de la molécule, formant une région positive, et l'oxygène à l'autre extrémité forme une charge négative. L'extrémité positive de l'hydrogène attire les ions négatifs (ou les atomes avec un électron supplémentaire dans la coque externe), tandis que l'extrémité négative attire les ions positifs (qui n'ont pas l'un de leurs électrons).
Les propriétés de dissolution remarquables de l'eau la rendent idéale pour le transfert de substances telles que les phosphates ou les ions calcium dans et hors de la cellule.
Phases de l'eau
Une autre caractéristique inhabituelle de l'eau est qu'elle peut être solide, liquide et gazeuse dans la plage de température trouvée sur Terre. D'autres molécules qui ont été identifiées comme de bons candidats pour soutenir la vie ont tendance à rester liquides à des températures ou à des pressions qui seraient inhospitalières pour les formes de vie les plus connues.
«L'eau est en fait un endroit idéal», dit Glazer.
Le fait que l'eau puisse être dans les trois phases dans une plage de pression relativement étroite crée de nombreuses opportunités pour que la vie s'épanouisse, ajoute-t-il.
«Les trois conditions d'eau disponibles sur notre planète créent une agréable variété d'habitats et de microclimats», déclare Glazer. Par exemple, la glace gelée peut être trouvée dans les glaciers de montagne, tandis que la vapeur d'eau aide à réchauffer l'atmosphère.
Berceau aquatique de la vie
L'eau peut être plus qu'un liquide qui facilite la vie - elle peut être le berceau protecteur qui a amené les éléments constitutifs de la vie sur Terre, explique Ralph Kaiser, physicien et chimiste à l'Université d'Hawaï qui étudie l'astrochimie.
Selon l'une des théories de l'origine de la vie sur Terre, la théorie de la panspermie, des comètes de glace se sont écrasées sur la Terre, transportant de minuscules molécules organiques qui sont devenues la base de la vie. Mais voyager dans l'espace est une épreuve, principalement en raison des puissants niveaux de rayonnement qui peuvent détruire des molécules organiques délicates.
Cependant, l'eau sous sa forme solide peut protéger les molécules des radiations. "Peut-être parce que les briques de construction étaient gelées dans l'eau, elles sont devenues leur manteau protecteur."
À la recherche de substituts
Bien sûr, si l'eau est essentielle à la vie sur notre propre planète, il peut y avoir des formes de vie qui ne vivent pas selon les règles des terriens.
Les scientifiques recherchent également d'autres fluides qui pourraient jouer un rôle similaire en tant que solvant universel et milieu de transport. Les principaux prétendants sont l'ammoniac et le méthane, déclare Chris McKay, astrobiologiste au centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie. L'ammoniac, comme l'eau, est une molécule polaire relativement commune dans l'univers, mais les scientifiques n'ont pas encore trouvé de gros corps contenant de l'ammoniac dans le système solaire.
Le méthane n'est pas polaire, mais il peut dissoudre de nombreuses autres substances. Cependant, contrairement à l'eau, le méthane ne devient liquide qu'à des températures très froides - à moins 182 degrés Celsius.
«Nous savons que Titan possède de grands lacs de méthane liquide et d'éthane», c'est l'une des lunes de Saturne, dit McKay. "La question très intéressante est donc de savoir si la vie peut utiliser du méthane liquide ou de l'éthane."
Ilya Khel
