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Ann. Phys. Fr.
Volume 14, Number 2, 1989
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Page(s) | 207 - 233 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:01989001402020700 | |
Published online | 01 June 2004 |
Chimie organique prébiotique dans des environnements planétaires
Laboratoire de Physicochimie de l'Environnement, Université Paris Val de Marne, 94000 Creteil, France
La vie serait apparue sur Terre à la suite d'une longue évolution chimique, qui aurait permis, à partir de molécules organiques simples, par des processus physico-chimiques successifs de complexification, d'aboutir aux macromolécules du vivant. L'origine de ces molécules organiques simples, véritables précurseurs de la chimie prébiotique, est encore un sujet de débats passionnés (atmosphère ? océans ? impacts météoritiques ou cométaires ?). En revanche, leur nature est à présent bien définie. C'est en effet un nombre très restreint de composés organiques que l'on trouve à la base de la chimie prébiotique : principalement HCN, HC3N et HCHO. Les études sur les synthèses prébiotiques en phase gazeuse ont conduit à préciser les mécanismes impliqués dans la formation de ces précurseurs, et l'influence de la composition du mélange gazeux et de la source d'énergie utilisée. Les études relatives à l'évolution de ces composés en solution aqueuse ont permis de mettre en évidence des voies de synthèse prébiotiques géologiquement plausibles de la plupart des monomères et polymères du vivant. L'examen de la composition atmosphérique des différentes planètes du système solaire montre qu'il existe un accord satisfaisant entre les prévisions relatives aux composés organiques susceptibles d'être présents, d'après les données des expériences de simulation en laboratoire, et les observations réelles. En particulier, la découverte d'une chimie organique complexe sur Titan, malgré l'absence d'eau liquide, confirme que la meilleure atmosphère prébiotique est une atmosphère pauvre en hydrogène, incluant le méthane et l'azote dans ses constituants majoritaires.
Abstract
Life probably appeared on the Earth after a long chemical evolution. The transformation of simple organic molecules, through physical chemical processes of increasing complexity, would have allowed the formation of the biomacromolecules. The origin of these simple organics, precursors of the prebiotic chemistry, is still controversial (atmosphere ? oceans ? meteoritic or cometary impacts ?). However their nature is now well defined. Only a small number of different organic compounds are the starting ingredients of prebiotic chemistry : mainly HCN, HC3N and HCHO. From studies on gas prebiotic organic syntheses, the chemical mechanisms implied in the formation of these precursors have been determined. The influence of the composition of the starting gas mixture, and of the energy source have been precised. Studies have also been carried out on the evolution of these simple organics in aqueous solutions. Prebiological pathways for the synthesis of most of the biomonomers, and biopolymers within conditions relevant to the early geological environment, have been found. When considering the atmospheric composition of the different planets of the solar system, one can observe a good agreement between previsions of the organics likely to be present, from the data of simulation experiments, and observations. In particular, the discovery of a complex organic chemistry on Titan, in spite of the absence of water, confirms that the best prebiotic atmosphere implies the presence of methane and nitrogen as major atmospheric components and a low mole fraction of hydrogen.
PACS : 9260H – Chemical composition and chemical interactions in the lower atmosphere / 8790 – Other topics in biophysics, medical physics, and biomedical engineering / 9630 – Planets and satellites / 8240 – Chemical kinetics and reactions: special regimes / 8230 – Specific chemical reactions: reaction mechanisms / 9220C – Chemistry of the oceans
Key words: atmospheric chemistry / chemical reactions / evolution biological / geochemistry / organic compounds / planetary atmospheres / Titan / biological evolution / methanal / cyanoacetylene / origin of life / geochemistry / giant planets / chemical evolution / organic molecules / biomacromolecules / prebiotic chemistry / chemical mechanisms / composition / energy source / aqueous solutions / biomonomers / biopolymers / atmospheric composition / HCN
© EDP Sciences, 1989