Des comètes « rebondissantes » pourraient fournir des éléments constitutifs de la vie aux exoplanètes

Afin de livrer de la matière organique, les comètes doivent se déplacer relativement lentement, à des vitesses inférieures à 15 kilomètres par seconde. À des vitesses plus élevées, les molécules essentielles ne survivraient pas : la vitesse et la température de l’impact les entraîneraient à se briser.

L’endroit le plus probable où les comètes peuvent se déplacer à la bonne vitesse sont les systèmes « pois dans une cosse », où un groupe de planètes orbitent étroitement ensemble. Dans un tel système, la comète pourrait essentiellement passer ou « rebondir » d’une orbite d’une planète à une autre, la ralentissant ainsi.

À des vitesses suffisamment lentes, la comète s’écraserait sur la surface d’une planète, libérant les molécules intactes qui, selon les chercheurs, sont les précurseurs de la vie. Les résultats, rapportés dans le Actes de la Royal Society Asuggèrent que de tels systèmes seraient des endroits prometteurs pour rechercher la vie en dehors de notre système solaire si la transmission cométaire est importante pour les origines de la vie.

On sait que les comètes contiennent une gamme d’éléments constitutifs de la vie, appelés molécules prébiotiques. Par exemple, des échantillons de l’astéroïde Ryugu, analysés en 2022, ont montré qu’il contenait des acides aminés et de la vitamine B3 intacts. Les comètes contiennent également de grandes quantités de cyanure d’hydrogène (HCN), une autre molécule prébiotique importante. Les fortes liaisons carbone-azote du HCN le rendent plus résistant aux températures élevées, ce qui signifie qu’il pourrait potentiellement survivre à l’entrée atmosphérique et rester intact.

“Nous en apprenons constamment davantage sur l’atmosphère des exoplanètes, nous voulions donc voir s’il existait des planètes sur lesquelles des molécules complexes pourraient également être délivrées par des comètes”, a déclaré le premier auteur Richard Anslow de l’Institut d’astronomie de Cambridge. “Il est possible que les molécules qui ont conduit à la vie sur Terre proviennent de comètes, donc la même chose pourrait être vraie pour les planètes ailleurs dans la galaxie.”

Les chercheurs ne prétendent pas que les comètes sont nécessaires à l’origine de la vie sur Terre ou sur toute autre planète, mais ils voulaient plutôt imposer certaines limites aux types de planètes sur lesquelles des molécules complexes, telles que le HCN, pourraient être délivrées avec succès par les comètes.

La plupart des comètes de notre système solaire se trouvent au-delà de l’orbite de Neptune, dans ce qu’on appelle la ceinture de Kuiper. Lorsque des comètes ou d’autres objets de la ceinture de Kuiper (KBO) entrent en collision, ils peuvent être poussés par la gravité de Neptune vers le Soleil, pour finalement être attirés par la gravité de Jupiter. Certaines de ces comètes franchissent la ceinture d’astéroïdes et pénètrent dans le système solaire interne.

“Nous voulions tester nos théories sur des planètes similaires à la nôtre, car la Terre est actuellement notre seul exemple de planète propice à la vie”, a déclaré Anslow. “Quels types de comètes, se déplaçant à quelle vitesse, pourraient livrer des molécules prébiotiques intactes ?”

À l’aide de diverses techniques de modélisation mathématique, les chercheurs ont déterminé qu’il est possible pour les comètes de délivrer des molécules précurseurs tout au long de la vie, mais seulement dans certains scénarios. Pour les planètes en orbite autour d’une étoile similaire à notre propre Soleil, la planète doit avoir une faible masse et il est utile qu’elle soit en orbite proche des autres planètes du système. Les chercheurs ont découvert que les planètes proches sur des orbites rapprochées sont beaucoup plus importantes pour les planètes autour d’étoiles de faible masse, où les vitesses typiques sont beaucoup plus élevées.

Dans un tel système, une comète pourrait être attirée par l’attraction gravitationnelle d’une planète, puis transmise à une autre planète avant l’impact. Si ce « passage » de comète se produisait suffisamment de fois, la comète ralentirait suffisamment pour que certaines molécules prébiotiques puissent survivre à l’entrée dans l’atmosphère.

“Dans ces systèmes très compacts, chaque planète a une chance d’interagir avec une comète et de la piéger”, a déclaré Anslow. “Il est possible que ce mécanisme explique comment les molécules prébiotiques se retrouvent sur les planètes.”

Pour les planètes en orbite autour d’étoiles de masse inférieure, telles que les naines M, il serait plus difficile pour les molécules complexes d’être délivrées par les comètes, surtout si les planètes sont peu compactes. Les planètes rocheuses de ces systèmes subissent également des impacts beaucoup plus rapides, posant potentiellement des défis uniques pour la vie sur ces planètes.

Les chercheurs affirment que leurs résultats pourraient être utiles pour déterminer où chercher la vie en dehors du système solaire.

“C’est passionnant de pouvoir commencer à identifier le type de systèmes que nous pouvons utiliser pour tester différents scénarios d’origine”, a déclaré Anslow. “C’est une façon différente de voir l’excellent travail qui a déjà été réalisé sur Terre. Quelles voies moléculaires ont conduit à l’énorme variété de vie que nous voyons autour de nous ? Existe-t-il d’autres planètes où les mêmes voies existent ? C’est une période passionnante, pouvoir combiner les progrès de l’astronomie et de la chimie pour étudier certaines des questions les plus fondamentales de toutes. »

La recherche a été financée en partie par la Royal Society et le Science and Technology Facilities Council (STFC), qui fait partie du UK Research and Innovation (UKRI). Richard Anslow est membre du Wolfson College de Cambridge.