L'hypothèse selon laquelle les biochimies extraterrestres nécessitent probablement de l'eau liquide peut sembler un peu centrée sur la Terre. Mais étant donné les possibilités chimiques disponibles à partir des éléments les plus abondants de l'univers, même un scientifique étranger avec une biochimie différente conviendrait probablement qu'une biochimie à base d'eau et de solvant est plus que susceptible de se produire ailleurs dans l'univers - et serait la plus fondement probable pour développer une vie intelligente.
Sur la base de ce que nous savons de la vie et de la biochimie, il semble probable qu'une biochimie extraterrestre aura besoin d'un solvant (comme l'eau) et d'une ou plusieurs unités élémentaires pour sa structure et sa fonction (comme le carbone). Les solvants sont importants pour permettre des réactions chimiques, ainsi que le transport physique des matériaux - et dans les deux contextes, avoir ce solvant dans sa phase liquide semble vital.
Nous pourrions nous attendre à ce que les solvants biochimiquement utiles les plus courants se forment le plus souvent à partir des éléments les plus courants de l'univers - l'hydrogène, l'hélium, l'oxygène, le néon, l'azote, le carbone, le silicium, le magnésium, le fer et le soufre, dans cet ordre.
Vous pouvez probablement oublier l'hélium et le néon - deux gaz nobles, ils sont en grande partie chimiquement inertes et ne forment que rarement des composés chimiques, dont aucun n'a évidemment les propriétés d'un solvant. En regardant ce qui reste, les solvants polaires qui pourraient être le plus facilement disponibles pour soutenir une biochimie sont tout d'abord l'eau (H2O), puis l'ammoniac (NH3) et le sulfure d'hydrogène (H2S). Différents solvants non polaires peuvent également se former, notamment le méthane (CH4). D'une manière générale, les solvants polaires ont une faible charge électrique et peuvent dissoudre la plupart des choses qui sont solubles dans l'eau, tandis que les solvants non polaires n'ont pas de charge et agissent davantage comme les solvants industriels que nous connaissons sur Terre, comme la térébenthine.
Isaac Asimov, qui, lorsqu'il n'écrivait pas de science-fiction, était biochimiste, a proposé une biochimie hypothétique où les poly-lipides (essentiellement des chaînes de molécules de graisse) pourraient se substituer aux protéines dans un solvant méthane (ou autre non polaire). Une telle biochimie pourrait fonctionner sur la lune de Saturne, Titan.
Néanmoins, d'après la liste des solvants potentiellement abondants dans l'univers, l'eau semble être le meilleur candidat pour soutenir un écosystème complexe. Après tout, il est susceptible d'être le solvant le plus universellement abondant de toute façon - et sa phase liquide se produit à une température plus élevée que n'importe laquelle des autres.
Il semble raisonnable de supposer qu'une biochimie sera plus dynamique dans un environnement plus chaud avec plus d'énergie disponible pour conduire des réactions biochimiques. Un tel environnement dynamique devrait signifier que les organismes peuvent se développer et se reproduire (et donc évoluer) beaucoup plus rapidement.
L'eau présente également les avantages de:
• avoir de fortes liaisons hydrogène qui lui confèrent une forte tension superficielle (trois fois celle de l'ammoniac liquide) - ce qui favoriserait l'agrégation des composés prébiotiques et le développement des membranes;
• être capable de former de faibles liaisons non covalentes avec d'autres composés - qui, par exemple, soutiennent la structure 3D des protéines en biochimie terrestre; et
• pouvoir s'engager dans des réactions de transport d'électrons (la méthode clé de production d'énergie en biochimie terrestre), en faisant don d'un ion hydrogène et de son électron correspondant.
Le fluorure d'hydrogène (HF) a été suggéré comme solvant stable alternatif qui pourrait également s'engager dans des réactions de transport d'électrons - avec une phase liquide entre -80 oC et 20 oC à 1 pression atmosphérique (Terre, niveau de la mer). Il s'agit d'une plage de températures plus chaude que les autres solvants susceptibles d'être universellement abondants, à l'exception de l'eau. Cependant, le fluor lui-même n'est pas un élément très abondant et le HF, en présence d'eau, se transformera en acide fluorhydrique.
H2Le S peut également être utilisé pour les réactions de transport d'électrons - et est ainsi utilisé par certaines bactéries chimiosynthétiques terrestres - mais en tant que fluide, il n'existe que dans la plage de températures relativement étroite et froide de -90 oC à -60 oC à 1 atmosphère.
Ces points au moins plaident fortement en faveur de l'eau liquide comme base la plus probable sur le plan statistique pour le développement d'écosystèmes complexes capables de soutenir la vie intelligente. Bien que d'autres biochimies basées sur d'autres solvants soient possibles - elles semblent susceptibles d'être limitées aux environnements froids et à faible énergie où le taux de développement de la diversité biologique et de l'évolution peut être très lent.
La seule exception à cette règle pourrait être les environnements à haute pression qui peuvent maintenir ces autres solvants en phase fluide à des températures plus élevées (où ils existeraient autrement sous forme de gaz à une pression de 1 atmosphère).
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