Des dizaines de planètes potentiellement habitables ont été découvertes en dehors de notre système solaire, et bien d'autres sont en attente de détection.

Y a-t-il quelqu'un ou quelque chose ?

La chasse à la vie dans ces lieux, qui sont impossibles à visiter en personne, commencera par une recherche de produits biologiques dans leurs atmosphères. Ces empreintes atmosphériques de la vie, appelées biosignatures, seront détectés à l'aide de télescopes de nouvelle génération qui mesurent la composition des gaz entourant des planètes situées à des années-lumière.

C'est une affaire délicate, puisque les biosignatures basées sur des mesures uniques de gaz atmosphériques pourraient être trompeuses. Pour compléter ces marqueurs, et grâce au financement du NASA Astrobiology Institute, scientifiques de l'Université de Californie, L'Alternative Earths Astrobiology Center de Riverside développe le premier cadre quantitatif pour les biosignatures dynamiques basées sur les changements saisonniers de l'atmosphère terrestre.

Intitulé "La saisonnalité atmosphérique en tant que biosignature d'une exoplanète, " un article décrivant la recherche a été publié aujourd'hui dans Lettres de revues astrophysiques . L'auteur principal est Stéphanie Olson, un étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre de l'UCR.

Alors que la Terre tourne autour du soleil, son axe incliné signifie que différentes régions reçoivent plus de rayons à différents moments de l'année. Les signes les plus visibles de ce phénomène sont les changements de temps et de durée des jours, mais la composition atmosphérique est également impactée. Par exemple, dans l'hémisphère nord, qui contient la plupart de la végétation du monde, la croissance des plantes en été entraîne des niveaux sensiblement plus faibles de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. L'inverse est vrai pour l'oxygène.

"La saisonnalité atmosphérique est une biosignature prometteuse car elle est modulée biologiquement sur Terre et est susceptible de se produire sur d'autres mondes habités, " a déclaré Olson. " Déduire la vie en fonction de la saisonnalité ne nécessiterait pas une compréhension détaillée de la biochimie extraterrestre, car elle apparaît comme une réponse biologique aux changements saisonniers de l'environnement, plutôt que comme conséquence d'une activité biologique spécifique qui pourrait être unique à la Terre. des orbites extrêmement elliptiques plutôt que l'inclinaison de l'axe pourraient donner une saisonnalité sur les planètes extrasolaires, ou exoplanètes, élargir l'éventail des cibles possibles.

Dans le journal, les chercheurs identifient les opportunités et les pièges associés à la caractérisation de la formation et de la destruction saisonnières de l'oxygène, gaz carbonique, méthane, et leur détection à l'aide d'une technique d'imagerie appelée spectroscopie. Ils ont également modélisé les fluctuations de l'oxygène atmosphérique sur une planète porteuse de vie à faible teneur en oxygène, comme celle de la Terre il y a des milliards d'années. Ils ont découvert que l'ozone (O3), qui est produit dans l'atmosphère par des réactions impliquant de l'oxygène gazeux (O 2 ) produit par la vie, serait un marqueur plus facilement mesurable de la variabilité saisonnière de l'oxygène que O 2 lui-même sur des planètes faiblement oxygénées.

"Il est vraiment important que nous modélisions avec précision ce genre de scénarios maintenant, afin que les télescopes spatiaux et terrestres du futur puissent être conçus pour identifier les biosignatures les plus prometteuses, " dit Edward Schwieterman, un boursier du programme postdoctoral de la NASA à l'UCR. « Dans le cas de l'ozone, nous aurions besoin de télescopes pour inclure des capacités ultraviolettes pour le détecter facilement."

Schwieterman a déclaré que le défi dans la recherche de la vie est l'ambiguïté des données collectées de si loin. Les faux positifs – des processus non biologiques qui se font passer pour la vie – et les faux négatifs – la vie sur une planète qui produit peu ou pas de biosignatures – sont tous deux des préoccupations majeures.

"L'oxygène et le méthane sont des biosignatures prometteuses, mais il y a des façons de les produire sans vie, " a déclaré Schwieterman.

Olson a déclaré qu'observer les changements saisonniers de l'oxygène ou du méthane serait plus informatif.

"Un moyen potentiellement puissant d'évaluer les exoplanètes pour l'habitation serait d'observer leurs atmosphères tout au long de leurs orbites pour voir si nous pouvons détecter des changements dans ces gaz de biosignature au cours d'une année, " dit-elle. " Dans certaines circonstances, de tels changements seraient difficiles à expliquer sans la vie et pourraient même nous permettre de progresser vers la caractérisation, plutôt que de simplement reconnaître, la vie sur une exoplanète."

Timothée Lyon, professeur de biogéochimie au Département des sciences de la Terre de l'UCR et directeur de l'Alternative Earths Astrobiology Center, a déclaré que ce travail fait avancer l'approche fondamentale de la recherche de la vie sur des planètes très éloignées.

"Nous sommes particulièrement enthousiasmés par la perspective de caractériser les fluctuations de l'oxygène aux faibles niveaux que nous nous attendrions à trouver sur une première version de la Terre, " a déclaré Lyons. " Les variations saisonnières révélées par l'ozone seraient plus facilement détectables sur une planète comme la Terre l'était il y a des milliards d'années, quand la plupart de la vie était encore microscopique et habitait l'océan."