En tant que jeune scientifique, Tony del Genio du Goddard Institute for Space Studies de la NASA à New York a rencontré Clyde Tombaugh, le découvreur de Pluton.

"Je pensais, 'Wow, c'est une opportunité unique, '", a déclaré del Genio. "Je ne rencontrerai jamais quelqu'un d'autre qui a trouvé une planète."

Cette prédiction était spectaculairement fausse. En 1992, deux scientifiques ont découvert la première planète autour d'une autre étoile, ou exoplanète, et depuis lors, plus de personnes ont trouvé des planètes que dans toute l'histoire précédente de la Terre. Depuis ce mois-ci, les scientifiques ont confirmé plus de 3, 500 exoplanètes dans plus de 2, 700 systèmes d'étoiles. Del Genio a rencontré bon nombre de ces nouveaux découvreurs de planètes.

Del Genio est maintenant co-responsable d'une initiative interdisciplinaire de la NASA pour rechercher la vie sur d'autres mondes. Ce nouveau poste à la tête de ce projet peut paraître étrange à ceux qui le connaissent professionnellement. Pourquoi? Il a consacré des décennies à l'étude de la Terre, ne pas chercher la vie ailleurs.

Nous ne connaissons qu'une seule planète vivante :la nôtre. Mais nous le savons très bien. Alors que nous passons à l'étape suivante de la recherche d'une vie extraterrestre, l'effort nécessitera l'expertise de planétologues, héliophysiciens et astrophysiciens. Cependant, les connaissances et les outils que la NASA a développés pour étudier la vie sur Terre seront également l'un des plus grands atouts de la quête.

Mondes habitables

Il y a deux questions principales dans la recherche de la vie :Avec autant d'endroits où regarder, comment se concentrer sur les endroits les plus susceptibles d'abriter la vie ? Quels sont les signes indubitables de la vie, même si elle se présente sous une forme que nous ne comprenons pas entièrement ?

"Avant d'aller chercher la vie, nous essayons de déterminer quels types de planètes pourraient avoir un climat propice à la vie, " del Genio a déclaré. "Nous utilisons les mêmes modèles climatiques que nous utilisons pour projeter le changement climatique du 21e siècle sur Terre pour faire des simulations d'exoplanètes spécifiques qui ont été découvertes, et hypothétiques."

Del Genio reconnaît que la vie peut bien exister sous des formes et des lieux si bizarres qu'elle pourrait être substantiellement différente de la Terre. Mais dans cette première phase de la recherche, "Nous devons aller avec le genre de vie que nous connaissons, " il a dit.

Plus loin, nous devons nous assurer que nous utilisons la connaissance détaillée de la Terre. En particulier, nous devons nous assurer de nos découvertes sur la vie dans divers environnements sur Terre, notre connaissance de la façon dont notre planète et sa vie se sont mutuellement affectées au cours de l'histoire de la Terre, et nos observations satellitaires du climat de la Terre.

Par-dessus tout, cela signifie de l'eau liquide. Chaque cellule que nous connaissons, même les bactéries autour des évents sous-marins qui existent sans lumière du soleil, a besoin d'eau.

La vie dans l'océan

Le chercheur Morgan Cable du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, recherche dans le système solaire des emplacements susceptibles de contenir de l'eau liquide. Certaines des lunes glacées autour de Saturne et Jupiter ont des océans sous la croûte de glace. Ces océans ont été formés par le réchauffement des marées, C'est, réchauffement de la glace causé par le frottement entre la glace de surface et le noyau en raison de l'interaction gravitationnelle entre la planète et la lune.

"Nous pensions qu'Encelade était simplement ennuyeux et froid jusqu'à ce que la mission Cassini découvre un océan d'eau liquide sous la surface, " dit Cable. L'eau est pulvérisée dans l'espace, et la mission Cassini a trouvé des indices dans la composition chimique des embruns selon lesquels la chimie de l'océan est affectée par les interactions entre l'eau chauffée et les roches du fond marin. Les missions Galileo et Voyager ont fourni la preuve qu'Europe a également un océan d'eau liquide sous une croûte glacée. Les observations ont révélé un terrain confus qui pourrait être le résultat de la fonte et de la reformation de la glace.

Au fur et à mesure que les missions vers ces lunes se développent, les scientifiques utilisent la Terre comme banc d'essai. Tout comme les prototypes des rovers martiens de la NASA effectuaient leurs essais dans les déserts de la Terre, les chercheurs testent à la fois des hypothèses et des technologies sur nos océans et nos environnements extrêmes.

Cable a donné l'exemple des observations satellitaires des champs de glace de l'Arctique et de l'Antarctique, qui éclairent la planification d'une mission Europa. Les observations de la Terre aident les chercheurs à trouver des moyens de dater l'origine de la glace en désordre. "Quand nous visitons Europe, nous voulons aller dans des endroits très jeunes, où la matière de cet océan s'exprime à la surface, " dit-elle. " N'importe où comme ça, les chances de trouver des preuves de vie augmentent, s'ils sont là."

L'eau dans l'espace

Pour n'importe quelle étoile, il est possible de calculer la plage de distances où les planètes en orbite pourraient avoir de l'eau liquide à la surface. C'est ce qu'on appelle la zone habitable de l'étoile.

Les astronomes ont déjà localisé des planètes en zone habitable, et le chercheur Andrew Rushby, du Centre de recherche Ames de la NASA, à Moffett Field, Californie, étudie les moyens d'affiner la recherche. L'emplacement seul ne suffit pas. "Un extraterrestre repérerait trois planètes de notre système solaire dans la zone habitable [Terre, Mars et Vénus], " Rushby a dit, "mais nous savons que 67% de ces planètes ne sont pas très habitables." Il a récemment développé un modèle simplifié du cycle du carbone de la Terre et l'a combiné avec d'autres outils pour étudier quelles planètes de la zone habitable seraient les meilleures cibles à regarder pour la vie, compte tenu de l'activité tectonique probable et des cycles de l'eau. Il a découvert que les plus grandes planètes rocheuses sont plus susceptibles que les plus petites d'avoir des températures de surface où l'eau liquide pourrait exister, étant donné la même quantité de lumière de l'étoile.

Renyu Hu, du JPL, affiné la recherche de planètes habitables d'une manière différente, à la recherche de la signature d'une planète rocheuse. La physique de base nous dit que les petites planètes doivent être rocheuses et les plus grandes gazeuses, mais pour les planètes allant de la taille de la Terre à environ deux fois ce rayon, les astronomes ne peuvent pas distinguer une grande planète rocheuse d'une petite planète gazeuse. Hu a été le pionnier d'une méthode pour détecter les minéraux de surface sur les exoplanètes de roche nue et a défini la signature chimique atmosphérique de l'activité volcanique, ce qui ne se produirait pas sur une planète gazeuse.

Signes vitaux

Lorsque les scientifiques évaluent une éventuelle planète habitable, "La vie doit être l'hypothèse de dernier recours, " Cable a déclaré. " Vous devez éliminer toutes les autres explications. " L'identification des faux positifs possibles pour le signal de la vie est un domaine de recherche en cours dans la communauté des exoplanètes. Par exemple, l'oxygène de l'atmosphère terrestre provient des êtres vivants, mais l'oxygène peut aussi être produit par des réactions chimiques inorganiques.

Shawn Domagal-Goldman, du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, cherche indubitable, signes chimiques de vie, ou des biosignatures. Une biosignature peut être de trouver deux molécules ou plus dans une atmosphère qui ne devrait pas être là en même temps. Il utilise cette analogie :si vous entrez dans un dortoir d'université et trouvez trois étudiants et une pizza, vous pourriez conclure que la pizza était arrivée récemment, car les collégiens consomment rapidement de la pizza. L'oxygène « consomme » du méthane en le décomposant lors de diverses réactions chimiques. Sans apport de méthane de la vie à la surface de la Terre, notre atmosphère deviendrait totalement appauvrie en méthane en quelques décennies.

La Terre comme exoplanète

Lorsque les humains commencent à collecter des images directes d'exoplanètes, même le plus proche apparaîtra sous la forme d'une poignée de pixels dans le détecteur - quelque chose comme la célèbre image du "point bleu" de la Terre de Saturne. Que pouvons-nous apprendre sur la vie planétaire à partir d'un seul point ?

Stephen Kane de l'Université de Californie, Bord de rivière, a trouvé un moyen de répondre à cette question en utilisant la caméra d'imagerie polychromatique de la Terre de la NASA sur le Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) de la National Oceanic and Atmospheric Administration. Ces images haute résolution—2, 000 x 2, 000 pixels - documentent les conditions météorologiques mondiales de la Terre et d'autres phénomènes liés au climat. "Je prends ces magnifiques photos et je les réduit à un seul pixel ou à une poignée de pixels, " a expliqué Kane. Il fait passer la lumière à travers un filtre anti-bruit qui tente de simuler les interférences attendues d'une mission exoplanète.

DSCOVR prend une photo toutes les demi-heures, et il est en orbite depuis deux ans. C'est plus de 30, 000 images sont de loin le plus long enregistrement continu de la Terre depuis l'espace. En observant comment la luminosité de la Terre change lorsque la plupart des terres sont en vue par rapport à principalement de l'eau, Kane a réussi à inverser le taux de rotation de la Terre, ce qui n'a pas encore été mesuré directement pour les exoplanètes.

Quand retrouverons-nous la vie ?

Tous les scientifiques impliqués dans la recherche de la vie sont convaincus qu'elle existe. Leurs opinions divergent sur le moment où nous le trouverons.

"Je pense que dans 20 ans nous aurons trouvé un candidat qui pourrait être celui-ci, " dit del Genio. Compte tenu de son expérience avec Tombaugh, il ajouta, "Mais mon bilan pour prédire l'avenir n'est pas si bon."

Rushby, d'autre part, dit, "Cela a fait 20 ans au cours des 50 dernières années. Je pense que c'est à l'échelle des décennies. Si j'étais un parieur, ce que je ne suis pas, Je choisirais Europe ou Encelade."

La rapidité avec laquelle nous trouvons une exoplanète vivante dépend vraiment du fait qu'il y en ait une relativement proche, avec la bonne orbite et la bonne taille, et avec des biosignatures que nous sommes capables de reconnaître, dit Hu. En d'autres termes, "Il y a toujours un facteur chance."