Un sucre « vrai » détecté pour la première fois dans l'espace interstellaire

Pendant des décennies, les astronomes ont trouvé des acides aminés, des alcools et même de simples molécules ressemblant à des sucres dans les vastes nuages de gaz et de poussière entre les étoiles. Mais un vrai sucre — un monosaccharide avec une structure glucidique complète — était resté frustrant hors de portée. Cela vient de changer.

Dans une étude publiée dans Nature Astronomy et dirigée par l'astrochimiste Izaskun Jiménez-Serra au Centre d'astrobiologie espagnol (CAB-CSIC/INTA), les chercheurs rapportent la première détection de l'érythrulose (C₄H₈O₄) dans l'espace interstellaire . Cette découverte comble un vide persistant en chimie prébiotique et apporte la preuve la plus solide à ce jour que les ingrédients bruts de la vie peuvent se former naturellement dans le vide froid entre les étoiles.

Ce que les astronomes ont trouvé

L'érythrulose est un sucre cétose chiral à quatre atomes de carbone. Sur Terre, on le trouve naturellement dans les framboises et il est un ingrédient courant des lotions auto-bronzantes. Dans l'espace, il a été détecté à l'intérieur d'un nuage moléculaire particulièrement riche, nommé G+0.693-0.027, situé près du centre de la Voie lactée, à environ 26 000 années-lumière de la Terre .

Ce qui rend cette découverte significative, ce n'est pas seulement l'identité de la molécule, mais aussi son abondance. L'érythrulose semble être au moins huit fois plus abondant que les sucres plus simples à trois atomes de carbone (comme le glycolaldéhyde) dans la même région, ce qui en fait l'espèce de sucre dominante détectée dans l'espace interstellaire .

Comment elle a été découverte

L'équipe a utilisé deux des radiotélescopes les plus sensibles d'Espagne — le télescope de 40 mètres de Yebes et le télescope de 30 mètres de l'IRAM — pour mener des relevés spectraux à large bande ultrasensibles du nuage moléculaire G+0.693-0.027 .

Chaque molécule possède une signature rotationnelle unique, une sorte d'empreinte chimique qui apparaît sous forme de raies spectrales spécifiques lorsqu'on l'observe avec un radiotélescope. Les chercheurs ont fait correspondre les faibles signaux radio provenant du nuage avec les spectres de l'érythrulose mesurés en laboratoire, confirmant sa présence au-delà de tout doute raisonnable .

Cette recherche a été rendue possible grâce à un travail de laboratoire minutieux publié des années plus tôt. En 2021, des chercheurs de l'Université du Pays basque (UPV/EHU) avaient déjà déterminé la structure moléculaire hyperprécise de l'érythrulose, créant ainsi la feuille de route spectroscopique nécessaire à une détection spatiale définitive .

Comment un sucre se forme dans le froid de l'espace

L'espace entre les étoiles est d'un froid inimaginable et presque vide. Alors, comment une molécule de sucre peut-elle s'y assembler ?

Le modèle dominant, soutenu par des simulations de chimie quantique, suggère que l'érythrulose se forme à la surface de grains de poussière glacée . Un traitement énergétique — provoqué par le bombardement des rayons cosmiques et le rayonnement ultraviolet — déclenche des réactions chimiques entre des aldéhydes et des alcools plus simples à deux atomes de carbone, collés aux grains . Une fois formées, les molécules sont libérées dans la phase gazeuse par un processus appelé « pulvérisation », semblable à un sablage provoqué par des ondes de choc.

Le nuage G+0.693-0.027 est particulièrement propice à ce processus. C'est une région de collision entre nuages en cours, qui génère des chocs puissants, projetant les molécules des surfaces des grains et les rendant détectables en phase gazeuse . Ce même nuage a déjà permis plus de 20 premières détections de molécules interstellaires .

Pourquoi cela importe pour l'origine de la vie

Cette découverte a des implications immédiates pour l'un des mystères les plus profonds de la biologie : d'où viennent les premières molécules génétiques ?

L'hypothèse la plus largement acceptée sur l'origine de la vie implique un « monde à ARN », où l'acide ribonucléique (ARN) servait à la fois de stockage d'informations et de catalyseur avant l'évolution de l'ADN. Mais l'ARN lui-même est extrêmement complexe. Certains chercheurs proposent que des systèmes génétiques plus simples ont précédé l'ARN.

L'érythrulose s'inscrit parfaitement dans ce tableau. La molécule peut subir une conversion chimique en thréose, le sucre à quatre atomes de carbone qui forme l'épine dorsale de l'acide thréose nucléique (ATN) — un matériau génétique potentiel pré-ARN . Parce que l'érythrulose est détecté avec une telle abondance dans le même nuage qui a déjà livré de nombreux autres précurseurs de l'ARN (dont l'hydroxylamine, le glycolamide et l'acide carbonique), la découverte montre que la nature peut produire les éléments constitutifs de systèmes génétiques alternatifs sans aucune intervention biologique .

Livrer les ingrédients de la vie sur la Terre primitive

La découverte renforce également une hypothèse débattue de longue date sur la façon dont la Terre a obtenu son inventaire prébiotique. Des molécules organiques complexes, y compris les sucres nécessaires aux précurseurs génétiques, semblent avoir été déjà présentes dans la matière qui a formé notre Système solaire .

Lors du Grand bombardement tardif — une période il y a environ 4,1 à 3,8 milliards d'années, lorsque les comètes, les astéroïdes et les météorites ont bombardé les planètes internes — ces molécules auraient pu être livrées intactes à la Terre primitive, fournissant une offre prête à l'emploi d'ingrédients prébiotiques . La détection d'un vrai sucre dans l'espace interstellaire rend cette hypothèse de livraison nettement plus plausible.

En résumé

La détection de l'érythrulose ne prouve pas que la vie existe ailleurs dans l'univers. Mais elle prouve que l'une des classes les plus importantes de molécules biologiques — les vrais sucres — peut se former naturellement et en abondance dans l'espace interstellaire. La même chimie qui se produit aujourd'hui dans le nuage moléculaire G+0.693-0.027 s'est probablement produite il y a 4,6 milliards d'années dans le nuage qui a donné naissance à notre Soleil et à ses planètes. Les sucres étaient là dès le début.