Murchison (météorite)

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Météorite de Murchison
Un fragment de la météorite de Murchison en cours d'analyse.
Un fragment de la météorite de Murchison en cours d'analyse.
Caractéristiques
Type Chondrite
Classe Chondrite carbonée
Groupe CM2
Composition 22,13 % ; Fe, 12 % eau
Observation
Localisation Ville de Murchison
Coordonnées 36° 37′ 00″ S 145° 12′ 00″ E / -36.616667, 145.236° 37′ 00″ Sud 145° 12′ 00″ Est / -36.616667, 145.2
Chute observée Oui
Date 28 septembre 1969
Découverte 1969
Masse totale connue 100 kg

Géolocalisation sur la carte : Victoria

(Voir situation sur carte : Victoria)
Météorite de Murchison

Géolocalisation sur la carte : Australie

(Voir situation sur carte : Australie)
Météorite de Murchison

Murchison est une météorite tombée le près du village de Murchison, en Australie, à une centaine de kilomètres au nord de Melbourne. Cette météorite est célèbre pour avoir fortement influencé la conception des origines de la vie de par la présence de nombreux composés organiques en son sein, dont des acides aminés. Ces découvertes tendent à démontrer la possibilité d'une origine extraterrestre des bases azotées, qui sont l'un des principaux composés de la vie sur Terre[1].

Au moins une partie de ses constituantes aurait été soumise au rayonnement d'une supernova de type II d'une étoile dont la masse est évaluée à 25 masses solaires[2].

Observation[modifier | modifier le code]

Le à 10 h 58 heure locale, la météorite s'écrase près du village de Murchison, dans l'état de Victoria (Australie), sur une étendue d'environ 13 km2[3]. Plus de 100 kg de fragments sont retrouvés, dont le plus gros atteint 7 kg[4].

Bien que ce ne soit pas la première météorite de ce type qui s'échouait sur la Terre, les circonstances de sa collecte et les événements en cours à l'époque en ont fait la plus importante. En effet, la collecte a été rapide, ce qui a diminué les risques de contamination par des composés provenant de notre planète. De plus, la chute de la météorite est survenue deux mois après l'atterrissage d'Apollo 11 sur la Lune, ce qui a fait en sorte que les laboratoires étaient déjà équipés d'instruments pouvant analyser des éléments d'origine extraterrestre. Ce travail a été réalisé dans un premier temps par l'équipe de Keith Kvenvolden du Ames Research Center de la NASA qui, en 1970 et 1971, a révélé la présence de 18 acides aminés[1],[3].

Classification[modifier | modifier le code]

CAI (taches blanches) dans une météorite chondritique, collection de l'American Museum of Natural History.

La classification des météorites est basée selon leur origine. Il faut savoir en premier lieu que les corps parents des météorites dans l'espace se sont formés à la suite d'une accrétion de grains de matière primitive de la nébuleuse solaire. Les météorites surviennent à la suite d'une fragmentation de ces corps parents. Pour la classification, elles sont d'abord séparées en deux grandes catégories, soit les météorites différenciées et les météorites non différenciées. Lorsque les corps parents ont une dimension suffisamment grande, leur matière s'échauffe et fond sous l'effet de la pression. Ils subissent alors la différenciation, c'est-à-dire que les éléments les plus lourds les constituant vont migrer au centre du corps.

À la fin du processus, 3 phases sont obtenues : une phase ferreuse au centre (fer-nickel - masse lourde), une phase rocheuse dans la couche externe (matière minérale pauvre en métal - masse légère) et une phase intermédiaire où il y a un mélange des constituants des deux phases précédentes. Lorsqu'il y a fragmentation de ces corps parents, on peut obtenir des météorites présentant l'une ou l'autre de ces phases. Il y a donc les météorites ferreuses (issues de la phase ferreuse), les météorites achondrites (issues de la phase rocheuse) et les météorites mixtes (issues de la phase intermédiaire). À l'inverse, si le corps parent n'est pas suffisamment grand, le phénomène de la différenciation n'a pas lieu. Les météorites issues de corps non différenciés sont dites chondrites. Les météorites chondrites sont caractérisées par la présence de chondres, soit des sphérules millimétriques constitués de silicates (olivine et pyroxène), de verre et de sulfure de verre. Ces météorites sont les plus anciennes qu'il est possible de trouver puisque leurs constituants proviennent de l'agglomération de matière de la nébuleuse présolaire et permettent la reconstitution de l'environnement physico-chimique de la nébuleuse[5]. Après cette classification, d'autres sous-catégories s'ajoutent afin de bien les distinguer.

La météorite Murchison a été classée comme une météorite chondrite carbonée appartenant au groupe CM2. Elle est donc issue d'un corps parent non différencié et est constituée de chondres. Les chondrites représentent 92 % de l'ensemble des corps tombés et observés[6]. Ensuite, elle est qualifiée de carbonée car elle contient de l'olivine, du pyroxène, du plagioclase ainsi qu'une quantité significative de carbone, pouvant être retrouvé sous forme de composés organiques. Le « CM » est attribué en fonction de sa teneur en carbone et en eau[5]. Le « 2 » de CM2 réfère au type pétrologique qui est défini selon 2 types de métamorphisme, soit aqueux ou thermique. Dans le cas de Murchison, il y a eu une altération aqueuse, c'est-à-dire que la météorite a subi des altérations par des fluides riches en eau présents dans son corps avant de tomber sur la Terre[7]. Murchison contient également de nombreuses inclusions minérales riches en calcium et en aluminium (CAI), souvent rencontrées dans les météorites chondrites carbonées[8].

Composition[modifier | modifier le code]

La météorite contient plusieurs acides aminés comme la glycine, l'alanine, l'acide glutamique, l'isovaline et la pseudoleucine[9]. De plus, une famille spécifique d'acide animé appelé «acide diaminé» a aussi été identifiée dans la composition de Murchison[10]. Des scientifiques ont également isolé une substance complexe d'alcanes similaire à celle trouvée dans l'expérience de Miller-Urey. Des purines et des pyrimidines ont également été trouvées. Ces dernières molécules sont particulièrement remarquables parce qu'elles sont les bases de l'ADN et de l'ARN, qui constituent le matériel génétique de tous les êtres vivants sur Terre[11]. Par contre, aucune molécule de sérine et de thréonine, qui sont considérées comme étant des contaminants terrestres, n'a été observée.

Il est à noter que tous les acides aminés identifiés ont pu être synthétisés en laboratoire à l'aide d'un mélange de méthane, d'azote, d'eau et d'ammonium[12].

En 2010, une étude plus poussée a pu identifier 14 000 composés moléculaires, dont 70 acides aminés. Parmi ces 70 acides aminées, on retrouve, en plus de ceux mentionnés plus haut, la valine, la leucine, l'isoleucine, la proline et l'acide aspartique, qui sont présents dans les protéines terrestres[13],[14]. La précision des instruments utilisés pour la mesure est limitée à 50 000 composés moléculaires. Toutefois, les scientifiques de cette étude pensent que la météorite pourrait en contenir des millions[15].

Composés[16] Concentration (ppm)
Acides aminés 17-60
Hydrocarbones aliphatiques <35
Hydrocarbones aromatiques 3 319
Fullerènes >100
Acides carboxyliques >300
Acides hydrocarboxyliques 15
Purines et pyrimidines 1,3
Alcools 11
Acides sulfoniques 68
Acides phosphoniques 2

Acides aminés[modifier | modifier le code]

Différence entre la configuration L et la configuration D des protéines.

Les premières recherches réalisées sur la météorite ont déterminé que les acides aminés sont formés de façon abiotique et de configuration D. Les acides aminés trouvés sur la Terre sont, quant à eux, tous faits de protéines ayant une configuration L[réf. souhaitée]. Cependant, quelques années plus tard, d'autres analyses ont permis de découvrir sur Murchison une protéine d'alanine ayant une configuration L[17]. Cette découverte a amené certaines personnes à croire que ceci pouvait être survenu à la suite d'une contamination terrestre[18]. De plus, en 1997, un nouvel acide aminé provenant de Murchison, soit l'isovaline, a aussi été observé avec une configuration L[19]. Par contre, à la suite à cette deuxième observation, les chercheurs ont suggéré d'expliquer cette asymétrie moléculaire de la configuration par une possible extérieure au système solaire plutôt que par une contamination terrestre potentielle.

Bien que surpris à l'époque de trouver des molécules venant de la météorite avec une configuration L, une étude plus récente indique en réalité que les acides aminés sur Murchison sont racémiques. En effet, 55 % des acides aminés ont une configuration L et 45 %, une configuration D[20]. L'hypothèse qui prévaut jusqu'ici sur la formation de ces composés implique une série de réactions chimiques dans l'espace entre des précurseurs simples (HCN, NH3, H2CO) et de l'eau sous forme liquide[21].

À l'aide d'analyses énantiosélectives GC-MS, des chercheurs ont détecté plusieurs acides selon des proportions de l'ordre de parties par milliard. Parmi ceux-ci, il y a l'acide DL-2,3-diaminopropionique, l'acide DL-2,4-diaminobutyrique, l'acide 4,4'-diaminoisopentanoïque, l'acide 3,3′-diaminoisobutyrique et l'acide 2,3-diaminobutyrique[10]. Les données de laboratoire d'une étude indiquent que les acides diaminés auraient aidé à la formation de structures polypeptidiques dans les conditions de la Terre primitive. Ces données suggèrent aussi qu'il y aurait eu des réactions de polycondensation, transformant les acides diaminés en matériel d'acides nucléiques peptidiques. Ceci serait l'une des possibilités de l'évolution prébiotique du génome de l'ADN et de l'ARN. Les résultats de cette étude corroborent l'hypothèse que ce n'est pas seulement les acides aminés provenant de l'environnement interstellaire et circumstellaire, mais aussi la famille des acides diaminés monocarboxyliques qui auraient pu avoir un rôle important dans la chimie prébiotique[10].

Vie extraterrestre[modifier | modifier le code]

Deux types de nucléobases, soient la purine et la pyrimidine, ainsi que les représentants de chaque groupe.

Puisque l'ADN est la base de la vie cellulaire, se retrouvant dans toutes formes de vie terrestre, les chercheurs tentent de retracer les conditions de sa formation.

L'une des hypothèses est que les premiers organismes vivants de la Terre ont utilisé des bases azotées déjà présentes sur la planète. Cependant, les conditions de notre planète à cette époque n'étaient pas favorables à la synthèse de nucléobases, ce qui permet de dire que la provenance de ceux-ci est probablement extraterrestre. D'ailleurs, plusieurs études ont détecté des nucléobases A et G extraterrestres, dont dans la météorite d'Orgueil[réf. souhaitée]. De plus, des purines et des pyrimidines ont été mesurées dans la météorite Murchison. Les rapports isotopiques (en) du carbone 13 pour l'uracile et la xanthine sont respectivement de +44,5 et +37,7 ‰, ce qui indiquerait une origine extraterrestre de ces composés. Ceci permet de dire que plusieurs composés organiques ont été transportés par des corps datant du début du système solaire et qu'ils ont pu jouer un rôle important dans l'apparition de la vie[22]. D'ailleurs, une équipe de chercheurs s'est rendue au Groenland et en Antarctique pour procéder à la récolte de poussières interplanétaires (en) dans le but de quantifier les micrométéorites qui se sont échouées sur la Terre lors d'un bombardement intense qui a duré 200 millions d'années. La masse totale de matière carbonique qui a été envoyée sur Terre représente 25 000 fois la valeur actuelle du carbone biologique recyclé à la surface de notre planète. Ceci accentue l'idée que les composés ayant aidé au développement de la vie sont d'origine extraterrestre[23].

En plus de l'ADN, l'unité principale de la cellule est sa membrane plasmique. En effet, il semblerait qu'il soit essentiel d'avoir un milieu fermé pour que la vie ait pu se développer. Des expériences ont utilisé des substances organiques, telles des acides gras, présentes dans la météorite et les ont mis en présence d'eau. Ce mélange a permis la formation de membranes. Ces membranes sont cependant nettement moins solides que celles qui forment les cellules. Un composé chimique plus complexe a donc probablement été nécessaire afin qu'il y ait évolution vers les membranes de ces dernières[20].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) Jeremy Bailey, « The Murchison Meteorite », sur Institut d'astronomie de l'Université de Cambridge (consulté le 18 juin 2008)
  2. (en) Peter Hoppe, Roger Strebel, Peter Eberhardt, Sachiko Amari et Roy S. Lewis, « Type II Supernova Matter in a Silicon Carbide Grain from the Murchison Meteorite », Science, New Series, vol. 272, no 5266,‎ , p. 1314-13169 (résumé)
  3. a et b (en) Glenn A. Goodfriend, Matthew Collins, Marilyn Fogel, Stephen Macko et John F. Wehmiller, Perspectives in Amino Acid and Protein Geochemistry, Oxford University Press US,‎ , 366 p. (ISBN 0195135075, lire en ligne), p. 19
  4. (en)Meteoritical Bulletin Database: Murchison
  5. a et b « Initiation Classification des météorites »
  6. « Malette pédagogique Météorites: Introduction à l'étude des météorites »
  7. (en) « Planetary Science Research Discoveries: Glossary »
  8. « Classification des météorites, aérolites, sidérites, sidérolithes »
  9. (en) Deith A. Kvenvolden, James Lawless, Katherine Pering et al., « Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite », Nature, vol. 228, no 5275,‎ , p. 923–926 (PMID 5482102, DOI 10.1038/228923a0, Bibcode 1970Natur.228..923K)
  10. a, b et c (en) Uwe J. Meierhenrich, « Identification of diamino acids in the Murchison meteorite », PNAS, vol. 101, no 25,‎ 2004, p. 9182–9186 (PMID 15194825, PMCID 438950, DOI 10.1073/pnas.0403043101, Bibcode 2004PNAS..101.9182M)
  11. (fr) Laurent Sacco, « Les briques de l'ARN ont-elles une origine extraterrestre ? », Futura-Sciences,‎ (consulté le 18 juin 2008)
  12. (en) Yecheskel Wolman, William J. Haverland et Stanley L. Miller, « Nonprotein Amino Acids from Spark Discharges and Their Comparison with the Murchison Meteorite Amino Acids », Proc. Nat. Acad. Sci. USA, vol. 69, no 4,‎ , p. 809–811 (PMID 16591973, PMCID 426569, DOI 10.1073/pnas.69.4.809, lire en ligne [PDF])
  13. (en) Doreen Walton, « Space rock contains organic molecular feast », BBC News,‎
  14. (en) Philippe Schmitt-Kopplin, Zelimir Gabelica, Régis D. Gougeon et al., « High molecular diversity of extraterrestrial organic matter in Murchison meteorite revealed 40 years after its fall », PNAS, vol. 107, no 7,‎ , p. 2763–2768 (PMID 20160129, PMCID 2840304, DOI 10.1073/pnas.0912157107, Bibcode 2010PNAS..107.2763S)
  15. (en) John Matson, « Meteorite That Fell in 1969 Still Revealing Secrets of the Early Solar System », Scientific American,‎
  16. (en) Pavel Machalek, « Organic Molecules in Comets and Meteorites and Life on Earth », Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University,‎ (lire en ligne [PDF])
  17. (en) Michael H. Engel et Bartholomew Nagy, « Distribution and enantiomeric composition of amino acids in the Murchison meteorite », Nature, vol. 296, no 5860,‎ , p. 837–840 (DOI 10.1038/296837a0, Bibcode 1982Natur.296..837E)
  18. (en) Jeffrey L. Bada, John R. Cronin, Ming-Shan Ho, « On the reported optical activity of amino acids in the Murchison meteorite », Nature, vol. 301, no 5900,‎ , p. 494–496 (DOI 10.1038/301494a0, Bibcode 1983Natur.301..494B)
  19. (en) John R. Cronin et S. Pizzarello, « Enantiomeric excesses in meteoritic amino acids », Science, vol. 275, no 5302,‎ , p. 951–955 (PMID 9020072, DOI 10.1126/science.275.5302.951)
  20. a et b A. Brack, L'exobiologie ou l'origine chimique de la vie, CNRS, coll. « Formation planétaire et exoplanètes »,‎ , p. 309-332
  21. Sciences et Avenir, hors-série de juillet et août 2007, p. ?
  22. (en) Zita Martins, Oliver Botta, Marilyn L. Fogel, Mark A. Sephton, Daniel P. Glavin, Jonathan S. Watson, Jason P. Dworkin, Alan W. Schwartz et Pascale Ehrenfreund, « Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite », Earth and Planetary Science Letters,‎ (DOI 10.1016/j.epsl.2008.03.026, Bibcode 2008E&PSL.270..130M, lire en ligne [PDF])
  23. André Brack, L'exobiologie : de l'origine de la vie à la vie dans l'Univers., Études (Tome 418),‎ (lire en ligne), p. 763-772

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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