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Exoplanète : comment savoir si la présence de méthane est un signe de vie

Représentation d'artiste d'une exoplanète à l'atmosphère riche en méthane. Crédits : NASA/ESA/R. Hurt (IPAC/Caltech)

Le méthane atmosphérique pourrait être le premier signe de vie au-delà de la Terre détectable par les astronomes. Si des processus non biologiques peuvent également en générer, une nouvelle étude établit un ensemble de circonstances pouvant témoigner d’une véritable activité biologique sur une planète rocheuse.

De nombreux moyens techniques, sous la tutelle de quelques-uns des cerveaux les brillants de la planète, ont pour objectif affiché de mettre la main sur le Saint-Graal : dénicher une vie extraterrestre. Une telle découverte aurait probablement d’importantes implications scientifiques et philosophiques. Mais encore faut-il bien chercher. En effet, comment déceler la présence de formes de vie même rudimentaires nichées à plusieurs années-lumière de la Terre sans pouvoir se rendre sur place ? C’est un véritable défi.

En ce sens, plusieurs équipes d’astronomes s’efforcent de réduire les incertitudes en imaginant des contextes bien précis susceptibles de trahir la présence de vie ailleurs dans l’Univers. Les technosignatures sont par exemple un domaine de recherche. Dans le cadre d’une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Californie à Santa Cruz se sont concentrés sur le méthane, un gaz bien connu sur Terre.

Démêler les sources biologiques et non biologiques

Le cas du méthane en tant que biosignature découle de son instabilité dans l’atmosphère. Étant donné que les réactions photochimiques détruisent le méthane atmosphérique, les niveaux de ce gaz doivent être constamment renouvelés pour le maintenir. Si vous détectez beaucoup de méthane sur une planète rocheuse, vous avez donc besoin d’une source massive permettant sa présence.

Cependant, si le méthane a longtemps été considéré comme une biosignature potentielle, il existe un certain nombre de processus non biologiques capables d’en produire. Les éruptions volcaniques ou les impacts d’astéroïdes sont des exemples. L’idée de cette étude était donc de chercher à réduire la probabilité de faux positifs lors de l’identification du méthane atmosphérique comme biosignature sur une autre planète.

« Une seule molécule ne vous donnera pas la réponse : vous devez prendre en compte le contexte global de la planète« , souligne Maggie Thompson, principale auteure de l’étude. « Le méthane est une pièce du puzzle, mais pour déterminer s’il y a de la vie sur une planète, vous devez tenir compte de sa géochimie, de la façon dont il interagit avec son étoile et des nombreux processus qui peuvent affecter l’atmosphère d’une planète à des échelles de temps géologiques. »

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Illustration d’une planète en orbite autour de l’étoile semblable au Soleil HD 85512. Crédits : ESO/M. Kornmesser

Trois conditions

Il en ressort que les sources non biologiques ne peuvent pas produire autant de méthane sans générer également des indices observables sur ses origines. Le dégazage des volcans ajouterait par exemple à la fois du méthane et du monoxyde de carbone dans l’atmosphère, tandis que l’activité biologique a tendance à consommer facilement du monoxyde de carbone. Les processus non biologiques ne peuvent également pas facilement produire des atmosphères planétaires habitables riches en méthane et en dioxyde de carbone, et avec peu ou pas de monoxyde de carbone.

Dans le cas d’une petite planète rocheuse en orbite autour d’une étoile comme notre Soleil, les chercheurs ont ainsi découvert que le méthane atmosphérique était plus susceptible d’être un signe de vie si la planète remplit trois conditions. D’une part, elle devrait être enveloppée d’une atmosphère contenant du dioxyde de carbone. Cette atmosphère devrait également contenir plus de méthane que de monoxyde de carbone. Enfin, ladite planète ne devrait pas être riche en eau.

L’étude est intéressante dans la mesure où nous savons que le James Webb Telescope sera capable d’étudier le méthane atmosphérique plus en détail que d’autres biosignatures potentielles. Toutefois, il convient de rester prudents. « Cette étude se concentre sur les faux positifs les plus évidents pour le méthane en tant que biosignature« , notent en effet les auteurs. « Les atmosphères des exoplanètes rocheuses vont probablement nous surprendre. Il faudra donc être prudents dans nos interprétations« .