«  Microlightning  » dans les gouttelettes d’eau peut avoir déclenché la vie sur Terre

La vie n’a peut-être pas commencé avec une foudre dramatique dans l’océan, mais à partir de nombreux échanges de « micro-micro-micro-foyers » entre les gouttelettes d’eau de s’écraser des cascades ou des vagues de rupture.

De nouvelles recherches de l’Université de Stanford montrent que de l’eau pulvérisée dans un mélange de gaz considérée comme présente dans l’atmosphère précoce de la Terre peut conduire à la formation de molécules organiques avec des liaisons azogenes en carbone, y compris l’uracile, l’une des composantes de l’ADN et de l’ARN.

L’étude, publiée dans la revue Avancées scientifiquesajoute des preuves – et un nouvel angle – à l’hypothèse de Miller-Eruy tant spécialisée, qui soutient que la vie sur la planète a commencé à partir d’une frappe de foudre. Cette théorie est basée sur une expérience de 1952 montrant que les composés organiques pourraient se former avec l’application de l’électricité à un mélange d’eau et de gaz inorganiques.

Dans la présente étude, les chercheurs ont constaté que le spray d’eau, qui produit de petites charges électriques, pourrait faire ce travail tout seul, aucune électricité supplémentaire nécessaire.

« Microelectric discharges between oppositely charged water microdroplets make all the organic molecules observed previously in the Miller-Urey experiment, and we propose that this is a new mechanism for the prebiotic synthesis of molecules that constitute the building blocks of life, » said senior author Richard Zare, the Marguerite Blake Wilbur Professor of Natural Science and professor of chemistry in Stanford’s School of Humanities and Sciences.

Le pouvoir et le potentiel de Microlightning

Pendant quelques milliards d’années après sa formation, la Terre aurait eu un tourbillon de produits chimiques mais presque pas de molécules organiques avec des liaisons en nitrogène en carbone, qui sont essentielles pour les protéines, les enzymes, les acides nucléiques, la chlorophylle et d’autres composés qui composent les choses vivantes aujourd’hui.

La façon dont ces composantes biologiques se sont produites ont longtemps perplexe les scientifiques, et l’expérience Miller-Erey a fourni une explication possible: que la foudre frappant dans l’océan et interagissant avec les gaz de la planète précoce comme le méthane, l’ammoniac et l’hydrogène pourraient créer ces molécules organiques.

Les critiques de cette théorie ont souligné que la foudre est trop rare et que l’océan trop grand et dispersé pour que ce soit une cause réaliste.

Zare, avec les chercheurs postdoctoraux Yifan Meng et Yu Xia, et l’étudiant diplômé Jinheng Xu, proposent une autre possibilité avec cette recherche. L’équipe a d’abord étudié comment les gouttelettes d’eau ont développé différentes charges lorsqu’elles sont divisées par un spray ou des éclaboussures.

Ils ont constaté que des gouttelettes plus grandes portaient souvent des charges positives, tandis que les plus petites étaient négatives. Lorsque les gouttelettes de charge opposée se sont rapprochées, des étincelles ont sauté entre eux. Zare appelle cela «Microlightning», car le processus est lié à la façon dont l’énergie est construite et déchargée comme foudre dans les nuages. Les chercheurs ont utilisé des caméras à grande vitesse pour documenter les flashs de lumière, qui sont difficiles à détecter avec l’œil humain.

Même si les minuscules flashs de micromitmente peuvent être difficiles à voir, ils portent toujours beaucoup d’énergie. Les chercheurs ont démontré que la puissance en envoyant des pulvérisations d’eau à température ambiante dans un mélange de gaz contenant de l’azote, du méthane, du dioxyde de carbone et des gaz d’ammoniac, qui sont tous considérés comme présents sur la Terre précoce.

Cela a abouti à la formation de molécules organiques avec des liaisons en nitrogène en carbone, notamment du cyanure d’hydrogène, de la glycine à l’acide aminé et de l’uracile.

Les chercheurs soutiennent que ces résultats indiquent qu’il ne s’agissait pas nécessairement de coups de foudre, mais les minuscules étincelles réalisées par des vagues ou des cascades qui ont mis en évidence la vie sur cette planète.

« Au début de la Terre, il y avait des pulvérisations d’eau partout – dans les crevasses ou contre les roches, et ils peuvent s’accumuler et créer cette réaction chimique », a déclaré Zare. « Je pense que cela surmonte bon nombre des problèmes que les gens ont avec l’hypothèse de Miller-Orey. »

L’équipe de recherche de Zare se concentre sur l’étude de la puissance potentielle des petits morceaux d’eau, y compris comment la vapeur d’eau peut aider à produire de l’ammoniac, un ingrédient clé de l’engraiset comment les gouttelettes d’eau produisent spontanément du peroxyde d’hydrogène.

« Nous considérons généralement l’eau comme si bénigne, mais lorsqu’elle est divisée sous la forme de petites gouttelettes, l’eau est très réactive », a-t-il déclaré.