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Pour trouver une vie extraterrestre, nous devrions considérer l’isoprène

Crédits : ESO / M. Kornmesser

Détecter la présence d’isoprène dans l’atmosphère d’une exoplanète pourrait indiquer la présence de formes de vie extraterrestre en surface, avance une équipe de chercheurs. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Astrobiology.

À la recherche de biosignatures

On dénombre à ce jour plus de 4 300 planètes extrasolaires confirmées dans notre carnet d’adresses. Plusieurs milliers d’autres mondes potentiels sont également en attente de confirmation. Ce que les astronomes aimeraient dorénavant, c’est pouvoir caractériser ces objets, les étudier plus en profondeur.

Ces travaux devraient s’accélérer une fois le James Webb Telescope opérationnel. En effet, après décomposition du spectre infrarouge des exoplanètes en transit devant leur étoile, le JWT pourra permettre aux chercheurs de déduire la composition moléculaire de leur atmosphère.

À leur tour, ces données permettront de placer des contraintes beaucoup plus strictes sur l’habitabilité de tel ou tel monde, et pourraient même conduire à la détection de biosignatures (indications chimiques associées à la vie et au processus biologique).

En conséquence, les astrobiologistes travaillent depuis plusieurs années à lister ces “biosignatures” potentielles.

Parmi elles figure l’oxygène gazeux, produit par des organismes photosynthétiques et essentiel à la plupart des formes de vie sur Terre. Ces mêmes organismes métabolisent également le dioxyde de carbone. Sans oublier l’eau, essentielle à la vie telle que nous la connaissons, et le méthane, émis par la matière organique en décomposition.

Ceci étant dit, à cette liste, une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) dirigée par le Dr. Zhuchang Zhan propose de rajouter l’isoprène (C5H8).

exoplanète isoprène
Vue d’artiste de K2-18b. Crédits : Amanda Smith

Atmosphères anoxiques

Comme son cousin le méthane, l’isoprène est une molécule d’hydrocarbure organique produite comme métabolite secondaire par un large éventail d’organismes, tels que les bactéries, les plantes et les animaux.

Mais alors que l’isoprène est à peu près aussi abondant que le méthane sur Terre, il est en revanche détruit par interaction avec l’oxygène et les radicaux contenant de l’oxygène. Pour cette raison, les chercheurs proposent de nous concentrer sur les atmosphères anoxiques. Ces environnements, principalement composés de dihydrogène, de dioxyde de carbone et d’azote gazeux, seraient similaires à la composition de l’atmosphère primordiale de la Terre.

Selon leurs analyses, il y a entre 4 et 2,5 milliards d’années, notre planète aurait affiché de grandes quantités d’isoprène, alors que les organismes unicellulaires commençaient à produire de l’oxygène. Puis, ne pouvant plus s’incorporer aux minéraux déjà saturés, ces molécules d’oxygène relâchées se sont accumulées dans l’atmosphère. Ce “Grand événement d’oxygénation” s’est alors avéré toxique pour de nombreux organismes, mais aussi pour l’isoprène.

À cet égard, ces molécules pourraient être utilisées pour caractériser des planètes se préparant à un changement évolutif majeur, jetant les bases de nouveaux phylums.

atmosphère exoplanète isoprène
Crédits : Melmak/Pixabay

Un véritable défi

Naturellement, démêler cette biosignature potentielle ne sera pas une mince affaire, même pour le James Webb Telescope. Comme le soulignent les chercheurs, pour être détectable, cet isoprène devrait être produit à un taux entre 10 et 100 fois supérieurs à celui de la Terre primitive. La détection unique de l’isoprène sera également entravée par de nombreuses autres molécules d’hydrocarbures partageant des caractéristiques spectrales similaires.

D’après les auteurs, les futurs télescopes concentrés sur l’infrarouge moyen seront les plus armés pour détecter les caractéristiques spectrales de l’isoprène. Au-delà du JWT, les chercheurs pensent notamment au télescope spatial Roman (successeur de la mission Hubble), dont le lancement est prévu en 2025.