Les scientifiques du MIT, de l#39Université de Birmingham et d#39ailleurs affirment que la meilleure prospect pour les astronomes de trouver de l#39eau liquide, et même de la vie sur d#39autres planètes, est de rechercher l#39absence, plutôt que la présence, d#39une caractéristique chimique dans leur atmosphère.
Les chercheurs proposent que si une planète tellurique a beaucoup moins de dioxyde de carbone dans son atmosphère par rapport aux autres planètes du même système, cela pourrait être le signe de la présence d#39eau liquide – et éventuellement de vie – à la surface area de cette planète.
D#39ailleurs, cette nouvelle signature est dans le viseur du télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA. Bien que les scientifiques aient proposé d’autres signes d’habitabilité, ces caractéristiques sont difficiles, voire impossibles, à mesurer avec les systems actuelles. L’équipe affirme que cette nouvelle signature, de dioxyde de carbone relativement appauvri, est le seul signe d’habitabilité détectable actuellement.
« Le Saint Graal de la science des exoplanètes est la recherche de mondes habitables et de la présence de vie, mais toutes les caractéristiques évoquées jusqu#39à présent étaient hors de portée des observatoires les furthermore récents », explique Julien de Wit, professeur adjoint de science des exoplanètes. sciences planétaires au MIT. « Nous avons désormais un moyen de découvrir s#39il y a de l#39eau liquide sur une autre planète. Et c#39est quelque chose que nous pourrons y parvenir dans les prochaines années. »
Les découvertes de l’équipe paraîtront dans Character Astronomy. De Wit a codirigé l#39étude avec Amaury Triaud de l#39Université de Birmingham au Royaume-Uni. Leurs co-auteurs au MIT incluent Benjamin Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden Oliver Jagoutz, Matej Peč, Janusz Petkowski et Sara Seager, ainsi que Frieder Klein de la Woods Gap Oceanographic Establishment (WHOI), Martin Turbet de l#39École Polytechnique en France et Franck Selsis du Laboratoire d#39astrophysique de Bordeaux.
Au-delà d#39une lueur
Les astronomes ont jusqu’à présent détecté moreover de 5 200 mondes au-delà de notre système solaire. Avec les télescopes actuels, les astronomes peuvent mesurer directement la length entre une planète et son étoile et le temps qu#39il lui faut pour terminer une orbite. Ces mesures peuvent aider les scientifiques à déterminer si une planète se trouve dans une zone habitable. Mais il n’existe aucun moyen de confirmer directement si une planète est effectivement habitable, ce qui signifie que de l’eau liquide existe à sa floor.
Dans notre propre système solaire, les scientifiques peuvent détecter la présence d’océans liquides en observant des « reflets » – des éclairs de soleil qui se reflètent sur les surfaces liquides. Ces reflets, ou reflets spéculaires, ont été observés, par exemple, sur la additionally grande lune de Saturne, Titan, ce qui a permis de confirmer la présence de grands lacs sur la lune.
Cependant, la détection d’une lueur similaire sur des planètes lointaines est hors de portée des systems actuelles. Mais de Wit et ses collègues ont réalisé qu#39il existe une autre caractéristique habitable près de chez nous qui pourrait être détectable dans des mondes lointains.
« Une idée nous est location en regardant ce qui se passe avec les planètes telluriques dans notre propre système », explique Triaud.
Vénus, la Terre et Mars partagent des similitudes, dans la mesure où toutes trois sont rocheuses et habitent une région relativement tempérée par rapport au soleil. La Terre est la seule planète du trio qui héberge actuellement de l’eau liquide. Et l’équipe a noté une autre distinction évidente : la Terre a beaucoup moins de dioxyde de carbone dans son atmosphère.
« Nous supposons que ces planètes ont été créées de la même manière, et si nous voyons une planète avec beaucoup moins de carbone maintenant, elle doit être allée quelque aspect », explique Triaud. « Le seul processus able d#39éliminer autant de carbone de l#39atmosphère est un cycle de l#39eau extreme impliquant des océans d#39eau liquide. »
En effet, les océans de la Terre ont joué un rôle majeur et resilient dans l#39absorption du dioxyde de carbone. Au cours de centaines de millions d#39années, les océans ont absorbé une quantité énorme de dioxyde de carbone, presque égale à la quantité qui persiste aujourd#39hui dans l#39atmosphère de Vénus. Cet effet à l#39échelle planétaire a laissé l#39atmosphère terrestre considérablement appauvrie en dioxyde de carbone par rapport à ses voisines planétaires.
« Sur Terre, une grande partie du dioxyde de carbone atmosphérique a été séquestrée dans l#39eau de mer et dans la roche solide au cours des périodes géologiques, ce qui a contribué à réguler le climat et l#39habitabilité pendant des milliards d#39années », explique Frieder Klein, co-auteur de l#39étude.
L’équipe a estimé que si une diminution similaire du dioxyde de carbone était détectée sur une planète lointaine, par rapport à ses voisines, cela constituerait un signal fiable de la présence d’océans liquides et de vie à sa surface.
« Après avoir examiné de manière approfondie la littérature dans de nombreux domaines allant de la biologie à la chimie, en passant par la séquestration du carbone dans le contexte du changement climatique, nous pensons qu#39en effet, si nous détectons une diminution du carbone, cela a de fortes odds d#39être un signe fort d#39eau liquide et /ou la vie », dit de Wit.
Une feuille de route pour la vie
Dans leur étude, l’équipe présente une stratégie pour détecter les planètes habitables en recherchant une signature de dioxyde de carbone appauvri. Une telle recherche fonctionnerait mieux pour les systèmes « pois dans une cosse », dans lesquels plusieurs planètes terrestres, toutes à peu près de la même taille, orbitent relativement près les unes des autres, à l’instar de notre propre système solaire. La première étape proposée par l’équipe est de confirmer que les planètes ont une atmosphère, en recherchant simplement la présence de dioxyde de carbone, qui devrait dominer la plupart des atmosphères planétaires.
« Le dioxyde de carbone est un très puissant absorbeur dans l#39infrarouge et peut être facilement détecté dans l#39atmosphère des exoplanètes », explique de Wit. « Un sign de dioxyde de carbone peut alors révéler la présence d#39atmosphères d#39exoplanètes. »
Une fois que les astronomes ont déterminé que plusieurs planètes d’un système hébergent des atmosphères, ils peuvent mesurer leur teneur en dioxyde de carbone, pour voir si une planète en contient nettement moins que les autres. Si tel est le cas, la planète est probablement habitable, ce qui signifie qu’elle abrite d’importantes masses d’eau liquide à sa floor.
Mais des circumstances habitables ne signifient pas nécessairement qu’une planète est habitée. Pour voir si la vie pourrait réellement exister, l#39équipe propose aux astronomes de rechercher une autre caractéristique de l#39atmosphère d#39une planète : l#39ozone.
Sur Terre, les chercheurs notent que les plantes et certains microbes contribuent à attirer le dioxyde de carbone, mais pas autant que les océans. Néanmoins, dans le cadre de ce processus, les formes de vie émettent de l#39oxygène, qui réagit avec les photons du soleil pour se transformer en ozone, une molécule bien in addition facile à détecter que l#39oxygène lui-même.
Les chercheurs affirment que si l’atmosphère d’une planète montre des signes d’ozone et de dioxyde de carbone appauvri, il s’agit probablement d’un monde habitable et habité.
« Si nous observons de l#39ozone, il y a de fortes prospects qu#39il soit lié au dioxyde de carbone consommé par la vie », explique Triaud. « Et si c#39est la vie, c#39est la vie glorieuse. Ce ne serait pas seulement quelques bactéries. Ce serait une biomasse à l#39échelle planétaire capable de traiter une énorme quantité de carbone et d#39interagir avec elle. »
L#39équipe estime que le télescope spatial James Webb de la NASA serait able de mesurer le dioxyde de carbone, et éventuellement l#39ozone, dans des systèmes multiplanétaires proches tels que TRAPPIST-1, un système de sept planètes en orbite autour d#39une étoile brillante, à seulement 40 années-lumière de la Terre..
« TRAPPIST-1 est l#39un des rares systèmes sur lesquels nous pourrions réaliser des études atmosphériques terrestres avec JWST », explique de Wit. « Nous disposons désormais d#39une feuille de route pour trouver des planètes habitables. Si nous travaillons tous ensemble, des découvertes révolutionnaires pourraient être réalisées dans les prochaines années. »
