En étudiant le contenu atmosphérique de la Terre ancienne et actuelle, les scientifiques disent avoir découvert des combinaisons chimiques spécifiques qui pourraient révéler la présence d'activité biologique sur d'autres planètes.

Ces biosignatures, décrit dans le journal Avancées scientifiques , pourrait offrir un outil clé dans la recherche de la vie extraterrestre.

"Il y a un chemin direct des conclusions de nos travaux à la découverte possible, qui serait historique, de la vie ailleurs, " a déclaré l'auteur principal David Catling, un scientifique planétaire et astrobiologiste à l'Université de Washington à Seattle.

Des milliers de planètes au-delà de notre système solaire, connues sous le nom d'exoplanètes, ont été découverts au cours des dernières années, dont un petit nombre semble être rocheux, Des planètes de la taille de la Terre à la bonne distance de leur étoile pour contenir de l'eau liquide. L'étude de celles dont l'atmosphère est détectable pourrait fournir des indices cruciaux pour savoir si elles hébergent la vie.

Alors que de nouveaux télescopes puissants commencent à être mis en ligne, les chercheurs essaient de déterminer exactement quels produits chimiques atmosphériques ils devraient rechercher. Après tout, ce n'est pas parce qu'une planète semble avoir les bons ingrédients pour la vie qu'il y a vraiment quelque chose qui y vit.

Les scientifiques se sont concentrés sur quelques molécules potentiellement révélatrices, comme le méthane. Le méthane est produit en grande quantité par les microbes sur Terre (y compris ceux présents dans le ventre des bovins). Mais le méthane peut aussi être produit par des sources non biologiques, comme les volcans.

L'oxygène moléculaire (deux atomes d'oxygène liés ensemble) est produit en quantités massives aujourd'hui par la photosynthèse des algues, plantes et microbes. Mais le mécanisme photosynthétique est si compliqué que les scientifiques pensent qu'il n'a évolué qu'une seule fois sur notre propre planète. Cela signifie qu'il n'y a aucune garantie de trouver de la photosynthèse productrice d'oxygène sur d'autres mondes, même si la vie y existe.

Ainsi, se fier à n'importe quel produit chimique individuel pourrait produire des faux positifs ou des faux négatifs, a déclaré la co-auteure de l'étude, Stephanie Olson, astrobiologiste et étudiante diplômée à l'Université de Californie, Bord de rivière. Mais les êtres vivants modifient leur environnement de manière complexe. Et s'il y avait un mélange particulier de molécules qui n'existerait pas sans la vie ?

Découvrir, L'étudiant diplômé de Catling, Joshua Krissansen-Totton, a dirigé une étude qui a examiné l'atmosphère de la Terre en trois étapes de son existence :l'archéen (il y a 4 milliards à 2,5 milliards d'années), le Protérozoïque (il y a 2,5 milliards à 541 millions d'années) et le Phanérozoïque (il y a 541 millions d'années à nos jours).

Au cours de chacune de ces périodes, la vie (et la planète elle-même) semblaient très différentes. Placez un instantané de chaque période terrestre côte à côte, et ils ressembleraient à des planètes totalement différentes.

"L'expression semblable à la Terre ne fait pas du tout référence à une planète qui ressemble nécessairement à la Terre d'aujourd'hui, " a déclaré Olson. " C'est en fait un terme très large qui englobe une grande variété de mondes. Il comprend des mondes brumeux comme l'Archéen; il comprend des mondes glacés comme les intervalles de la « Terre boule de neige » ; il comprend des mondes anoxiques avec des écosystèmes exclusivement microbiens; il comprend des mondes à la vie complexe et intelligente; et cela inclut des mondes que nous n'avons même pas encore vus."

C'est utile pour les scientifiques, elle a ajouté, qui ont besoin de plusieurs modèles de ce à quoi pourrait ressembler la vie sur d'autres mondes.

Malgré leurs différences, chacune de ces périodes de l'histoire de la Terre partage au moins une caractéristique :les déséquilibres chimiques dans leur atmosphère. C'est parce que l'activité biologique produit des substances qui autrement n'auraient pas d'activité à coexister, dit Catling.

Prenez du méthane et de l'oxygène :mis ensemble, ces gaz réagissent rapidement et se détruisent les uns les autres. Mais il y a plein des deux sur Terre, parce que les êtres vivants continuent de les fabriquer.

« Si vous trouvez un système en équilibre, vous avez trouvé quelque chose qui est mort. Ou quelque chose qui n'est pas vivant, " Catling a dit. " Quand nous voyons quelque chose d'inhabituel, c'est détraqué, ça peut être un signe de vie."

Les gens ont parlé de cette idée depuis les années 1960, Catling a dit, mais ne l'avait pas vraiment quantifié jusqu'à présent. Pour ce papier, les scientifiques ont effectué des simulations en utilisant le contenu chimique connu de chaque atmosphère pour voir s'il existait des déséquilibres chimiques révélateurs.

Les chercheurs ont découvert qu'à l'Archéen, quand il y avait peu d'oxygène, la coexistence du méthane, l'azote et le dioxyde de carbone dans l'atmosphère (ainsi que l'eau liquide) auraient été un signe que les êtres vivants travaillaient dur.

"Les grands flux de chaque gaz en l'absence de biologie est vraiment difficile à expliquer, " Olson a dit de la coexistence du dioxyde de carbone et du méthane.

Au milieu du Protérozoïque, à mesure que les microbes producteurs d'oxygène augmentaient, le cadeau serait un combo d'oxygène, l'azote et l'eau liquide. Même si les niveaux d'oxygène atmosphérique sont trop faibles pour être détectables, les scientifiques pourraient rechercher l'ozone à la place, dit Olson. C'est parce que l'ozone (composé de trois atomes d'oxygène) est produit par des réactions impliquant de l'oxygène produit biologiquement et il produit un signal très fort qui pourrait être détectable même à de faibles niveaux.

Au Phanérozoïque, qui comprend le présent, les biosignatures seraient de l'oxygène avec de l'azote et de l'eau. (Les niveaux d'oxygène ici seraient beaucoup plus élevés et beaucoup plus faciles à détecter qu'au milieu du Protérozoïque.)

Quelques cocktails chimiques, comme la combinaison de méthane et de dioxyde de carbone, pourrait être détectable par de futurs observatoires comme le télescope spatial James Webb de la NASA, lancement prévu en 2019.

« Cela donne vraiment aux gens une piste sur ce sur quoi se concentrer dans leurs observations, " a déclaré Nikole Lewis, un scientifique de projet pour le James Webb qui est basé au Space Telescope Science Institute à Baltimore.

James Webb étudiera un large éventail de planètes, et avoir une grande variété de biosignatures et une gamme de modèles planétaires est un outil crucial, elle a ajouté. C'est parce que plus ils sont capables de trouver de planètes qui correspondent à ces critères, plus ils sont susceptibles de découvrir les rares qui pourraient réellement héberger des êtres vivants.

"Nous aurons un échantillon suffisamment grand pour qu'il y en ait, espérons-le, quelques-uns qui ressortiront comme des pouces endoloris, ", a déclaré Lewis.

Jusqu'à ce que James Webb et d'autres télescopes capables de trouver ces contenus atmosphériques se mettent en ligne, la chasse aux éventuelles biosignatures se poursuit, ont dit les scientifiques.

"Pour le moment, nous ne sommes pas encore prêts à reconnaître la vie sur toute la diversité des exoplanètes semblables à la Terre, et nous ne pouvons qu'imaginer à quoi pourrait ressembler la vie sur une planète qui ne ressemble pas à la Terre, " a déclaré Olson. " C'est bien sûr un vaste domaine de recherche, et je ne pense pas que nous ayons encore tout à fait compris. Mais le déséquilibre est potentiellement une voie à suivre particulièrement puissante."

©2018 Los Angeles Times
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