MARC HENRY, LAURENT SCHWARTZ*
Assistance Publique des Hôpitaux de Paris, Paris, France
E-mail: dr.laurentschwartz@gmail.com

Résumé. Le concept d’entropie a été forgé au milieu du XIXe siècle pour prédire comment un système chimique peut subir des changements spontanés dans le temps. A l’aube du XXe siècle, quatre principes d’une nouvelle science appelée “thermodynamique” ont été fermement établis. Concept d’équilibre thermique (loi du zéro), conservation de l’énergie (première loi), augmentation spontanée de l’entropie au fil du temps (deuxième loi) et l’entropie de fuite au zéro absolu de température (troisième loi aussi appelé théorème de Nernst). Parmi ces principes, les plus troublants l’une était la deuxième loi qui désigne les gaz comme le produit final de toute évolution dans un système fermé. D’après l’observation directe, il semble que les systèmes biologiques subissent une évolution spontanée à partir de gaz caractérisé par une entropie maximale à des structures très complexes montrant des entropies considérablement plus basses, une violation apparente de la loi deuxième loi. Cependant, il est aussi parfaitement permis de considérer la Terre comme une planète système ouvert capable de subir une diminution spontanée (locale) de l’entropie, à condition que l’excès d’entropie puisse être efficacement exporté vers l’univers entier grâce à des photons infrarouges invisibles. Pourvu que l’entropie exportée sous forme de rayonnement infrarouge invisible soit beaucoup plus élevée que celle de la diminution de l’entropie observée sur Terre, l’apparition de la vie sur cette planète devient entièrement conforme aux lois de la thermodynamique. Les conséquences d’un tel point de vue élargi en tenant compte de toutes sortes de processus (réversibles et irréversibles) sont étudiés en profondeur dans cet article. Ici, nous préconisons que la première condition permettant une vie spontanée apparition sur Terre est l’existence d’un métabolisme, prenant la forme de cycles thermodynamiques capables de générer un grand rendement d’entropie par la dégradation des systèmes moléculaires à faible entropie (aliments) en systèmes à forte entropie composés moléculaires (déchets). Deux cycles possibles ont été identifiés, en s’appuyant sur la très faible entropie du noyau métallique de la Terre pour produire des (tels que H2, CO, NH3, H2S) couplés à la faible entropie des gaz réducteurs du rayonnement solaire (nourriture) et la production de minéraux (comme la serpentine, sulfure métallique, magnétite, goethite) ainsi que des gaz à haute entropie (eau, dioxyde de carbone) sous forme de déchets. Le grand flux d’entropie généré par de tels processus peut alors être utilisé pour construire une faible entropie de systèmes moléculaires à base d’espèces à teneur réduite en carbone et de phosphates solubles qui sont observés dans n’importe quelle cellule vivante. Une autre conséquence de cette approche est le rôle omniprésent de l’eau dans toutes les activités de la vie, à travers le concept d'”activité de l’eau”.
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