Rayons cosmiques : une source d’énergie pour la vie extraterrestre ?

L’habitabilité d’un monde se mesure généralement à l’aune de sa distance par rapport à son étoile, là où la température permet à l’eau de rester liquide en surface. Pourtant, cette vision classique pourrait être trop restrictive. Dans les environnements glaciaux où la lumière stellaire ne pénètre jamais, une autre source d’énergie, souvent considérée comme destructrice, pourrait théoriquement soutenir la vie : le rayonnement cosmique galactique.

Au-delà de la zone habitable : le paradoxe des radiations

Les astronomes concentrent traditionnellement leurs efforts sur la recherche de planètes situées dans la « zone habitable » de leur étoile. C’est dans cette mince bande orbitale que les conditions permettent l’existence d’eau liquide en surface, condition sine qua non pour la vie telle que nous la connaissons. Pour approfondir votre compréhension de ces critères, vous pouvez consulter notre dossier sur la recherche d’exoplanètes et de mondes habitables.

Cependant, cette approche néglige les environnements souterrains, protégés des aléas de surface mais coupés de l’énergie solaire. C’est ici qu’intervient une hypothèse audacieuse présentée le 28 juillet dans l’International Journal of Astrobiology : et si les rayons cosmiques, ces particules de haute énergie bombardant constamment notre système solaire, jouaient le rôle de moteur biologique ?

Généralement, le rayonnement ionisant est perçu comme une menace biologique majeure, capable d’endommager l’ADN et de provoquer des cancers. Toutefois, à des doses modérées et dans des contextes spécifiques, il pourrait devenir un allié inattendu. Dimitra Atri, astrobiologiste à l’Université de New York à Abu Dhabi et auteur principal de l’étude, suggère que ce mécanisme pourrait redéfinir notre compréhension de l’habitabilité dans l’immensité de l’Univers.

L’inspiration terrestre : la vie dans les profondeurs

L’idée ne surgit pas du néant ; elle s’inspire directement d’organismes extrêmophiles observés sur Terre. L’exemple le plus frappant est la bactérie Candidatus Desulforudis audaxviator. Découvert à près de trois kilomètres de profondeur dans une mine sud-africaine, cet organisme vit dans une obscurité totale, totalement isolé de la photosynthèse.

Son secret réside dans l’exploitation des produits d’une réaction chimique induite par la désintégration radioactive des roches environnantes, un processus nommé radiolyse. Cette réaction scinde les molécules d’eau en divers composants, dont certains sont utilisés par la bactérie pour produire sa propre nourriture. « C’était un changement de paradigme », explique Dimitra Atri. Cette espèce démontre que le rayonnement peut, paradoxalement, soutenir la vie plutôt que de l’éteindre.

Mécanisme : transformer le bombardement cosmique en énergie

Si la radioactivité naturelle des roches peut nourrir des bactéries terrestres, les chercheurs ont voulu savoir si le rayonnement cosmique galactique pouvait jouer un rôle similaire ailleurs. Ces particules ultra-énergétiques proviennent d’événements violents comme les supernovae au sein de la Voie lactée.

L’équipe a examiné trois corps célestes suspectés d’abriter de l’eau souterraine et possédant des atmosphères ténues : la planète Mars, Europa (lune de Jupiter) et Encelade (lune de Saturne). Contrairement à la Terre, dont l’atmosphère épaisse agit comme un bouclier, ces mondes laissent passer une grande partie des rayons cosmiques. Ces derniers peuvent pénétrer le sol et la glace, déclenchant la radiolyse de l’eau en profondeur.

Simulations : Encelade en tête de liste

Les chercheurs ont simulé l’impact des rayons cosmiques à différentes profondeurs sur ces trois mondes pour estimer la quantité d’électrons — et donc d’énergie potentielle — produite. Les résultats suggèrent que la vie pourrait théoriquement s’y maintenir, bien que modestement.

Selon les calculs, Encelade présente le potentiel le plus élevé. À une profondeur de deux mètres, la radiolyse induite par les rayons cosmiques pourrait produire suffisamment d’ATP pour soutenir environ 42 900 cellules par centimètre cube (en se basant sur le métabolismeMétabolisme Métabolisme désigne l'ensemble complexe des réactions chimiques et biologiques qui se produisent continuellement dans les cellules d'un organisme vivant pour assurer sa survie, en transformant les nutriments en énergie nécessaire… de la bactérie E. coli). Mars pourrait abriter environ 11 600 cellules par centimètre cube à 60 centimètres de profondeur, tandis qu’Europe permettrait le maintien de 4 200 cellules par centimètre cube à un mètre sous la surface.

Pour Zach Adam, astrobiologiste à l’Université du Wisconsin-Madison, ce concept d’habitabilité non conventionnelle est « vraiment sous-exploré ». Il offre une justification théorique pour chercher la vie dans des endroits jusqu’ici négligés, y compris sur des planètes errantes dérivant dans l’espace interstellaire sans étoile hôte.

Une survie minimaliste et des incertitudes

Il convient toutefois de garder une approche mesurée. Franco Ferrari, astrobiologiste à l’Université de Szczecin en Pologne, qualifie les calculs de « tout à fait convaincants », mais rappelle que le rayonnement seul ne fait pas tout. La vie a besoin de briques élémentaires, notamment de sucres ou d’autres sources de carbone, souvent produits en présence de lumière solaire sur Terre.

De plus, l’énergie fournie par les rayons cosmiques reste faible. « Nous ne parlons pas d’un écosystème massif et florissant », précise Zach Adam. Il s’agirait d’une énergie « juste suffisante pour maintenir les choses en marche », permettant potentiellement à des microbes établis de survivre indéfiniment au ralenti, mais peut-être pas de proliférer activement.

La prochaine étape pour Dimitra Atri et son équipe consistera à reproduire les conditions d’Encelade, d’Europe et de Mars en laboratoire. Ils y exposeront des bactéries extrêmophiles terrestres pour observer leur comportement réel face à ce type de régime énergétique. Ces expériences permettront de vérifier si la « zone habitable radiolytique » est une réalité biologique ou une simple curiosité mathématique.