Et si la vie n’était pas verte sur d’autres planètes ?
Lorsque nous imaginons une planète vivante, nous pensons presque automatiquement à un monde couvert de végétation verte. Cette association paraît naturelle : sur Terre, les plantes, les algues et de nombreuses bactéries utilisent la chlorophylle pour capter l’énergie du Soleil.
Mais la vie extraterrestre ne suivra peut-être pas le même chemin évolutif. Des chercheurs envisagent aujourd’hui que certaines planètes habitées puissent présenter une teinte rougeâtre, mauve ou pourpre. Une telle couleur pourrait provenir de micro-organismes utilisant des pigments très différents de ceux qui dominent actuellement la biosphère terrestre.
Et notre propre planète pourrait avoir connu, dans un passé très lointain, une période durant laquelle la vie était beaucoup plus violette que verte.
Avant la Terre verte, une Terre pourpre ?
L’hypothèse dite de la « Terre pourpre » propose que les premières formes de vie capables d’exploiter la lumière solaire aient utilisé un pigment appelé rétinal, avant l’apparition ou la domination de la chlorophylle.
Le rétinal est une molécule relativement simple, encore présente chez certains micro-organismes actuels. Associé à des protéines telles que la bactériorhodopsine, il permet de capter l’énergie lumineuse et de la transformer en énergie utilisable par la cellule.
Contrairement à la chlorophylle, qui absorbe surtout la lumière rouge et bleue tout en réfléchissant le vert, les systèmes fondés sur le rétinal absorbent fortement une partie de la lumière verte. Ils réfléchissent alors davantage les longueurs d’onde rouges et bleues, dont le mélange peut donner aux colonies microbiennes une apparence violette ou pourpre.
Selon cette hypothèse, de vastes étendues de micro-organismes pourpres auraient pu recouvrir certaines zones de la Terre primitive, notamment les milieux aquatiques peu profonds et très salés. Vue de l’espace, notre planète aurait alors pu présenter une signature colorée très différente de celle que nous lui connaissons aujourd’hui.
Il ne s’agit cependant pas d’une certitude. Les traces directes des toutes premières formes de phototrophie sont rares, et les chercheurs ne peuvent pas encore démontrer que la surface terrestre a réellement été dominée par des organismes utilisant le rétinal. La « Terre pourpre » demeure donc un scénario scientifique plausible, mais débattu.
La révolution de la chlorophylle
La chlorophylle a probablement fini par transformer profondément la biosphère terrestre. Chez les cyanobactéries, elle a permis l’apparition de la photosynthèse oxygénique, un mécanisme utilisant la lumière, l’eau et le dioxyde de carbone pour produire de la matière organique tout en libérant de l’oxygène.
L’accumulation progressive de cet oxygène dans l’atmosphère, notamment à partir du Grand Événement d’oxydation survenu il y a environ 2,4 milliards d’années, a bouleversé les écosystèmes. Elle a ouvert la voie à des formes de vie utilisant la respiration aérobie, puis, bien plus tard, aux organismes complexes.
Les formes de vie fondées sur la chlorophylle ont progressivement occupé une place majeure dans les océans et sur les continents. La Terre pourpre, si elle a réellement existé, serait ainsi peu à peu devenue la planète verte que nous connaissons.
Toutes les bactéries pourpres n’utilisent pas le rétinal
L’expression « vie pourpre » regroupe en réalité plusieurs mécanismes biologiques différents.
Certaines archées utilisent effectivement des pigments fondés sur le rétinal. Mais les scientifiques étudient également les bactéries pourpres, qui emploient généralement des formes de bactériochlorophylle.
Ces bactéries réalisent une photosynthèse dite anoxygénique : elles utilisent la lumière pour produire de l’énergie, mais ne libèrent pas d’oxygène. Certaines exploitent notamment des composés soufrés, de l’hydrogène ou différentes molécules organiques.
Sur Terre, les bactéries pourpres vivent dans des milieux très variés : eaux stagnantes, lacs salés, sédiments, marais, sources hydrothermales ou environnements pauvres en oxygène. Leurs pigments peuvent leur donner des couleurs allant du rose au rouge sombre, en passant par l’orange, le brun et le violet.
Cette grande capacité d’adaptation en fait des modèles particulièrement intéressants pour imaginer la vie sur d’autres mondes.
Des planètes violettes autour des étoiles rouges
En 2024, une équipe dirigée par Lígia Fonseca Coelho, du Carl Sagan Institute de l’université Cornell, a étudié la lumière réfléchie par différentes bactéries pourpres terrestres.
Les chercheurs ont analysé des bactéries sulfureuses et non sulfureuses provenant de milieux oxygénés ou privés d’oxygène. Ils ont ensuite intégré leurs propriétés optiques à des modèles de planètes comparables à la Terre : mondes océaniques, planètes gelées, planètes partiellement couvertes de neige ou surfaces plus sèches.
Leurs simulations montrent qu’une couverture importante de bactéries pourpres pourrait produire une signature spectrale suffisamment marquée pour modifier la lumière globale réfléchie par une planète. Cette empreinte resterait visible dans plusieurs scénarios, même en présence d’océans, de glaces ou d’une certaine couverture nuageuse.
Ces organismes pourraient être particulièrement favorisés sur les planètes tournant autour de naines rouges. Ces étoiles, plus petites et plus froides que le Soleil, émettent une proportion importante de leur énergie dans le rouge et le proche infrarouge.
Une vie photosensible évoluant sous une telle lumière pourrait développer des pigments adaptés à ces longueurs d’onde. Au lieu de vastes forêts vertes, certaines planètes pourraient ainsi être recouvertes de tapis microbiens rouges, bruns ou violets.
Les naines rouges sont par ailleurs très nombreuses dans notre galaxie. Même si leur activité peut rendre certaines de leurs planètes hostiles, elles représentent des cibles majeures dans la recherche de mondes potentiellement habitables.
Une empreinte lumineuse observable à distance
Les astronomes ne pourront probablement pas photographier directement les microbes vivant sur une exoplanète. Ils peuvent en revanche analyser la lumière provenant du monde étudié.
Chaque matériau absorbe et réfléchit certaines longueurs d’onde d’une manière particulière. Les végétaux terrestres produisent par exemple une augmentation rapide de la réflectivité dans le proche infrarouge, appelée « bord rouge de la végétation ».
Les bactéries pourpres pourraient produire leur propre bord spectral, déplacé vers d’autres longueurs d’onde. Une planète massivement recouverte de ces organismes présenterait alors une sorte d’empreinte lumineuse biologique.
Des travaux antérieurs avaient déjà montré qu’une Terre archéenne couverte de tapis de bactéries pourpres aurait pu être distinguée d’une planète moderne végétalisée, désertique ou stérile, à condition que la couverture microbienne soit suffisamment étendue et que les nuages ne masquent pas totalement la surface.
Les catalogues de pigments microbiens développés en laboratoire servent désormais à préparer les méthodes d’analyse qui pourraient être employées par les futurs grands télescopes.
La couleur violette ne suffirait pas à prouver la vie
La découverte d’une planète présentant une teinte pourpre ne constituerait toutefois pas, à elle seule, la preuve d’une activité biologique.
Des minéraux, des roches, des glaces ou des réactions chimiques non biologiques peuvent également produire des couleurs particulières. Les poussières atmosphériques et les nuages peuvent en outre modifier fortement l’apparence d’une planète.
Pour identifier une véritable biosignature, les scientifiques devraient rechercher plusieurs indices concordants :
- une signature de surface compatible avec des pigments biologiques ;
- la présence d’eau liquide ou de conditions permettant son existence ;
- une atmosphère compatible avec une activité biologique ;
- des gaz difficiles à maintenir ensemble sans renouvellement permanent ;
- d’éventuelles variations saisonnières de la couleur ou de la composition atmosphérique.
Une biosignature doit toujours être interprétée dans le contexte global de la planète. Même l’oxygène, souvent considéré comme un indice majeur de vie, peut dans certaines situations être produit sans intervention biologique. À l’inverse, une planète habitée peut ne présenter que très peu d’oxygène détectable.
Apprendre à rechercher une vie différente de la nôtre
L’idée de mondes pourpres met en évidence l’un des principaux défis de l’astrobiologie : éviter de rechercher uniquement une copie exacte de la Terre actuelle.
Notre planète n’a pas toujours été verte et riche en oxygène. Pendant la majeure partie de son histoire, elle a été dominée par des organismes microscopiques vivant dans des environnements qui nous paraîtraient aujourd’hui extrêmes.
Sur une autre planète, l’évolution pourrait privilégier d’autres pigments, d’autres sources d’énergie et d’autres formes de photosynthèse. Une biosphère extraterrestre pourrait être rouge, orange, noire ou violette, selon la lumière émise par son étoile, la composition de son atmosphère et l’histoire évolutive de ses organismes.
Les premières formes de vie découvertes ailleurs ne seront donc peut-être ni des plantes vertes ni des créatures complexes. Elles pourraient ressembler davantage à d’immenses colonies microbiennes, discrètes mais suffisamment étendues pour modifier la lumière d’une planète entière.
Le violet, nouvelle couleur de l’espoir ?
À ce jour, aucune planète pourpre habitée n’a été découverte. Les chercheurs disposent seulement de modèles, de mesures réalisées sur des organismes terrestres et de simulations montrant que leur présence pourrait, dans certaines conditions, être détectable à distance.
Mais cette piste élargit considérablement notre manière de chercher la vie. Une planète habitable ne ressemblera pas nécessairement à la Terre moderne. Elle pourrait plutôt évoquer notre planète primitive, avant que l’oxygène et les végétaux ne transforment son atmosphère et ses paysages.
Dans la recherche de la vie extraterrestre, le vert ne sera donc peut-être pas la seule couleur à surveiller. Quelque part autour d’une petite étoile rouge, un monde pourpre pourrait porter une biosphère aussi ancienne qu’inattendue.
Adaptation Terra Projects
Sources : Coelho et al. (2024), Purple is the new green: biopigments and spectra of Earth-like planets, publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Cette étude mesure les spectres de différentes bactéries pourpres et simule leur apparence sur des exoplanètes comparables à la Terre.
DasSarma et Schwieterman (2021), Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures, publié dans International Journal of Astrobiology. Les auteurs y développent l’hypothèse de la « Terre pourpre », selon laquelle des systèmes utilisant le rétinal auraient pu précéder la photosynthèse fondée sur la chlorophylle.
Sanromá et al. (2014), Characterizing the Purple Earth. Cette étude modélise l’apparence globale d’une Terre ancienne recouverte en partie de bactéries pourpres et montre que leur signature spectrale pourrait être distinguée à distance dans certaines conditions.
Schwieterman et al. (2018), Surface and Temporal Biosignatures. Cette synthèse scientifique explique comment les pigments biologiques peuvent créer des « bords spectraux » potentiellement détectables sur les exoplanètes, tout en rappelant le risque de faux positifs minéraux.
Meadows et al., Understanding Oxygen as a Biosignature in the Context of Its Environment. Cette publication rappelle qu’aucun signal isolé — couleur, oxygène ou autre gaz — ne suffit à prouver la présence de vie sans analyser le contexte complet de la planète.
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