Découverte d’une voie alternative de synthèse organique dans les milieux hydrothermaux
Les réactions abiotiques permettant la formation de molécules organiques complexes, potentiellement prébiotiques, sont une clé manquante pour déterminer où la vie a pu émerger. La variété limitée et la simplicité des molécules organiques abiotiques observées au sein des fluides hydrothermaux ainsi que leurs faibles concentrations, ont longtemps discrédité la théorie d’une origine hydrothermale à l'émergence de la vie sur Terre.
Une équipe de recherche, impliquant des scientifiques du CNRS-INSU (voir encadré), propose une alternative qui implique un dégazage magmatique et des réactions minérales consommatrices d'eau au sein de microcavités minérales. En couplant des méthodes spectroscopiques et de la microscopie électronique haute résolution les scientifiques ont identifié la présence, au sein d’inclusions fluides, des gaz clés d’un environnement prébiotique (N2, H2, CH4, CH3SH) associés à divers matériaux polyaromatiques et des nanodiamants, mêlés aux produits minéraux d'hydratation de l'olivine. Cet assemblage endogène résulte de la re-spéciation et de la déshydratation de fluides magmatiques au cours de leur refroidissement après leur piégeage dans des roches de la lithosphère océanique actuelle1 .
L’équipe suggère que la réaction de serpentinisation de l’olivine hôte modifie les conditions redox et acido-basique du fluide au sein des inclusions, alors assimilable à un micro-réacteur, tout en asséchant le système jusqu'à condensation des fluides résiduels enrichis en composés organiques sous formes de macromolécules polyaromatiques variées. Ces ingrédients variés restent alors piégés jusqu’à leur remobilisation à plus faible profondeur où ils peuvent participer à des réactions prébiotiques plus complexes. Ces résultats élargissent considérablement la vision des formes de carbone organique abiotique disponibles sur Terre et ouvrent de nouvelles voies de synthèse organique impliquant des réactions minérales d’hydratation.
- 1Ces roches ont été forées à ~1km de profondeur lors de l’expédition international Ocean Discovery Program 304-305 sur le massif Atlantis.
Laboratoires CNRS impliqués
Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE) / OSUL
Tutelles : CNRS, École Normale Supérieure de Lyon, Université Claude Bernard
Légende
a) Topographie du Massif Atlantis, le long de la dorsale médio Atlantique, qui a été le lieu du forage IODP au sein duquel ont été échantillonnés, à 1km de profondeur, les roches magmatiques étudiées. b) Image en microscopie optique (lumière polarisée analysée) de grains d’olivine dans une roche magmatique contenant des inclusions fluides alignées (le long des flèches rouges). c) Coupe au travers d’une inclusion fluide qui montre la diversité des minéraux secondaires et du matériel organique condensé formé à l’intérieur lors de l’altération par un fluide des parois du minéral hôte. d) Cartographie chimique de l’intérieur de l’inclusion fluide imagée en (c). PACM = matériel carbonacé polyaromatique, Lz = lizardite, P.srp = polygonal serpentine, F.srp = fibrous serpentine, Brc = brucite, Ol = olivine, Cal = calcite.
Pour en savoir plus
Andreani, M., Montagnac, G., Fellah, C. et al. The rocky road to organics needs drying. Nat Commun 14, 347 (2023).