La vie s’épanouit sur Terre grâce à son atmosphère, sa composition et la façon dont elle réagit aux changements saisonniers. Si nous pouvions déceler ces mêmes changements sur d’autres mondes, il pourrait alors être possible de détecter ou même de confirmer la vie sur ces planètes.
Des dizaines d’exoplanètes potentiellement habitables ont été découvertes. Impossible en revanche de s’y rendre en personne. Pour y découvrir la vie, les astronomes devront partir en quête de biosignatures, qui pourraient être détectées grâce aux télescopes de la prochaine génération. Malgré tout, ces biosignatures basées sur des mesures uniques de gaz atmosphériques pourraient être trompeuses. Pour compléter ces marqueurs, des chercheurs développent actuellement le premier cadre quantitatif pour les biosignatures dynamiques basé sur les changements saisonniers de l’atmosphère terrestre.
Comme la Terre tourne autour du Soleil, son axe incliné signifie que différentes régions reçoivent plus de rayons à différents moments de l’année. Les signes les plus visibles de ce phénomène sont les changements dans les conditions météorologiques et la durée des jours, mais la composition de l’atmosphère est également affectée. Par exemple, dans l’hémisphère nord, qui contient la plus grande partie de la végétation mondiale, la croissance des plantes en été se traduit par des niveaux nettement plus faibles de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. L’inverse est vrai pour l’oxygène.
« La saisonnalité atmosphérique est une biosignature prometteuse, car elle est biologiquement modulée sur Terre et est susceptible de se produire sur d’autres mondes habités », explique Stephanie Olson, principale auteure de l’étude. « Inférer la vie en fonction de la saisonnalité n’exigerait pas une compréhension détaillée de la biochimie étrangère, car elle apparaît comme une réponse biologique aux changements saisonniers dans l’environnement, plutôt que comme une conséquence d’une activité biologique spécifique qui pourrait être unique à la Terre ».
Dans cet article, les chercheurs identifient les opportunités et les pièges associés à la caractérisation de la formation et de la destruction saisonnières de l’oxygène, du dioxyde de carbone et du méthane, ainsi qu’à leur détection à l’aide d’une technique d’imagerie appelée spectroscopie. Ils ont également modélisé les fluctuations de l’oxygène atmosphérique sur une planète à faible teneur en oxygène, comme celle de la Terre il y a des milliards d’années. Ils ont trouvé que l’ozone (O3), produit dans l’atmosphère par des réactions impliquant l’oxygène gazeux (O2), serait un marqueur plus facilement mesurable de la variabilité saisonnière de l’oxygène que l’O2 sur les planètes faiblement oxygénées.
« Il est vraiment important de modéliser avec précision ces types de scénarios maintenant, afin que les télescopes spatiaux et terrestres puissent être conçus pour identifier les biosignatures les plus prometteuses », note Edward Schwieterman, chercheur postdoctoral de la NASA. Le plus grand défi dans la recherche de la vie ailleurs dans l’Univers sera en effet l’ambiguïté des données recueillies sur de telles distances. Les faux positifs – les processus non biologiques qui se font passer pour de la vie – et les faux négatifs – la vie sur une planète qui produit peu ou pas de biosignatures – sont deux préoccupations majeures. L’oxygène et le méthane sont par exemple des biosignatures prometteuses, mais il existe aussi des moyens de les produire sans la vie.
Pour les chercheurs, l’observation des variations saisonnières de l’oxygène ou du méthane serait plus informative. « Dans certaines circonstances, de tels changements seraient difficiles à expliquer sans la vie et pourraient même nous permettre de progresser vers la caractérisation, plutôt que la simple reconnaissance, de la vie sur une exoplanète », notent ces derniers.
Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans The Astrophysical Journal.
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