Une équipe internationale dirigée par le Centre espagnol d’astrobiologie a utilisé les radiotélescopes de 40 mètres de Yebes et de 30 mètres de l’IRAM pour détecter pour la première fois de l’érythrulose dans le milieu interstellaire, au sein du nuage moléculaire G+0.693−0.027 près du centre galactique. Ce monosaccharide à quatre carbones peut se former à partir de molécules plus simples sur des poussières interstellaires froides. La découverte étaye l’idée que des sucres ont pu être apportés aux jeunes planètes par des astéroïdes ou des comètes, mais elle ne montre pas que la vie terrestre vient de l’espace.
Points clés
- Il s’agit du premier sucre confirmé dans le milieu interstellaire et de la première détection, dans cet environnement, de l’érythrulose, un sucre à quatre carbones.
- L’équipe a identifié 17 transitions réparties dans 12 groupes de raies spectrales. Six groupes étaient largement exempts d’interférences dues à d’autres molécules, et la probabilité estimée d’un alignement fortuit était de 0,2 %.
- L’érythrulose était au moins 8 à 17 fois plus abondante que les limites supérieures des sucres à trois carbones non détectés, ce qui suggère que les sucres interstellaires ne se forment pas forcément par ajout successif d’atomes de carbone.
- Les modèles chimiques montrent qu’elle peut se former à partir d’aldéhydes et d’alcools à deux carbones plus simples sur des grains de poussière interstellaire froids.
- L’étude soutient la possibilité que des objets venus de l’espace apportent des ingrédients prébiotiques, mais ne prouve pas que la vie — ni la vie terrestre — soit directement venue de l’espace.
Dans un nuage de gaz et de poussière proche du centre galactique, à environ 8,2 kiloparsecs (près de 26 700 années-lumière) de la Terre, des astronomes ont confirmé pour la première fois la présence d’une véritable molécule de sucre dans le milieu interstellaire. L’équipe a trouvé l’empreinte radiospectrale de l’érythrulose dans le nuage moléculaire G+0.693−0.027. L’érythrulose est un cétose à quatre carbones, également présent à l’état de traces dans des fruits comme la framboise et utilisé dans certains cosmétiques autobronzants.
Comment reconnaître un sucre à des dizaines de milliers d’années-lumière ?
En tournant, les molécules émettent ou absorbent des ondes radio à des fréquences précises, formant une empreinte spectrale caractéristique. L’équipe a utilisé le télescope de 40 mètres de l’observatoire espagnol de Yebes et celui de 30 mètres de l’IRAM pour obtenir un spectre très sensible couvrant plus de 91 GHz, puis l’a comparé aux mesures en laboratoire du spectre rotationnel de l’érythrulose. Elle a identifié 17 transitions dans 12 groupes de raies. Six groupes étaient en grande partie exempts de contamination par d’autres molécules, et l’analyse statistique a estimé à environ 0,2 % la probabilité qu’ils se trouvent tous par hasard au bon endroit.
La température d’excitation mesurée était de 11,3 ± 1,8 K, et l’abondance de l’érythrulose par rapport à l’hydrogène moléculaire atteignait environ (6,4 ± 0,6) × 10⁻¹⁰. Fait plus inattendu, l’équipe n’a pas trouvé de sucres à trois carbones, pourtant plus simples sur le plan structural, dans le même nuage moléculaire. L’abondance estimée de l’érythrulose dépassait d’un facteur d’au moins 8 à 17 les limites observationnelles de ces sucres. Cet ordre ne correspond pas à l’idée intuitive selon laquelle les molécules grandiraient uniquement en ajoutant les atomes de carbone un par un.
La poussière froide peut aussi fabriquer des sucres complexes
Les calculs de chimie quantique et les simulations astrochimiques indiquent que l’érythrulose peut se former lorsque des molécules à deux carbones plus simples, notamment le glycolaldéhyde et l’éthylène glycol, réagissent dans les couches glacées de poussières interstellaires à des températures d’environ 20 à 30 K. Les sucres n’ont donc pas besoin d’attendre l’apparition d’étoiles, de planètes ou de la vie. Les nuages moléculaires qui donneront naissance aux étoiles et aux planètes peuvent déjà abriter une chimie abiotique relativement complexe.
Quel rapport avec l’origine de la vie ?
L’érythrulose n’est pas vivante et n’est pas non plus le ribose de l’ARN. Dans un environnement aqueux, les cétoses peuvent toutefois se convertir en aldoses correspondants, comme le thréose et l’érythrose ; ces réactions intéressent les recherches sur la formation des premiers constituants des acides nucléiques. Si des sucres ou leurs précurseurs se sont d’abord formés dans des nuages moléculaires avant d’être incorporés à des astéroïdes, des comètes ou d’autres petits corps, leurs impacts sur de jeunes planètes ont pu acheminer à leur surface les matières premières de la chimie prébiotique.
À partir de l’abondance observée, de la teneur en eau des météorites et des estimations de la quantité totale de matière organique reçue par la Terre primitive, l’article calcule qu’environ 500 millions à 50 milliards de kilogrammes d’érythrulose ont pu atteindre notre planète durant le Grand Bombardement tardif, il y a 4,1 à 3,9 milliards d’années. Il s’agit toutefois d’un ordre de grandeur reposant sur plusieurs hypothèses ; l’intensité et la période même de ce bombardement restent par ailleurs débattues. Cette valeur ne doit pas être considérée comme une mesure directe.
La véritable avancée et les questions en suspens
Le résultat essentiel est qu’un sucre complexe, chiral et doté de quatre carbones peut être synthétisé de façon abiotique et subsister dans des conditions interstellaires. Les scientifiques ont ainsi davantage de raisons de rechercher des sucres plus directement liés à l’ARN, comme le ribose, et de réexaminer les réseaux de réactions à la surface des poussières interstellaires. La conclusion la plus juste à ce stade est que l’Univers peut fabriquer certains ingrédients chimiques de la vie avant la formation des planètes. La question de savoir si, et comment, la vie émerge de ces ingrédients reste distincte et sans réponse.