Les scientifiques pensent maintenant que nous pourrons peut-être détecter des signes de vie sur des planètes situées au-delà de notre système solaire au cours des prochaines décennies, mais pour ce faire, de nouveaux outils et techniques seront nécessaires. Des chercheurs du monde entier viennent de produire une feuille de route pour développer les techniques qui pourraient enfin répondre à la question de savoir si nous sommes seuls dans l'Univers. Ce travail a été publié ce mois-ci dans cinq articles dans la revue Astrobiologie . Ces articles serviront de référence pour les recherches futures sur la façon dont les scientifiques peuvent rechercher des signes de vie dans le cosmos à l'aide d'observations au télescope.

Les scientifiques estiment qu'il pourrait y avoir des planètes autour de presque toutes les étoiles de la galaxie. Les planètes en orbite autour des étoiles au-delà du soleil sont appelées « exoplanètes ». En réalité, le rythme de la découverte d'exoplanètes a été si rapide - plus de 3, 500 ont été trouvés depuis le premier en 1992 - qu'une réunion de scientifiques de nombreuses disciplines était nécessaire de toute urgence pour synthétiser les connaissances afin d'améliorer notre capacité à trouver des signes de vie sur ces nouvelles exoplanètes. Formé il y a trois ans, Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA est un réseau international qui rassemble des chercheurs de diverses disciplines pour comprendre comment nous pouvons caractériser et éventuellement rechercher des signes de vie, appelées biosignatures, sur les exoplanètes. Comme nous ne pouvons actuellement pas visiter les exoplanètes, les scientifiques doivent utiliser des télescopes pour rechercher des biosignatures. Ces observations devront pousser notre technologie de télescope à ses limites.

À cette fin, NExSS a produit une série complète d'articles décrivant le passé, présent, et l'avenir de la recherche sur la façon de rechercher des signes de vie sur les exoplanètes. Ces articles de synthèse majeurs sont le résultat de deux années de travail de certains des plus grands chercheurs mondiaux en astrobiologie, science planétaire, Sciences de la Terre, héliophysique, astrophysique, chimie, et la biologie. Ce travail a commencé par des réunions en ligne suivies d'un atelier en personne organisé à Seattle, Washington en 2016, où les scientifiques ont échangé des idées et débattu de nouveaux plans sur la meilleure façon d'identifier la vie sur des mondes au-delà de notre système solaire. Plusieurs membres du Earth-Life Science Institute (ELSI) et des chercheurs d'autres instituts de la grande région de Tokyo ont participé à ces activités en personne ou à distance. Ces discussions ont constitué la base des articles publiés dans Astrobiologie .

Les articles identifient plusieurs problèmes dans cette recherche et proposent des solutions. Il existe deux principaux types de signaux que les scientifiques envisagent de rechercher. Un type se présente sous la forme des gaz que la vie produit, par exemple l'oxygène que vous respirez en ce moment, qui a été fabriqué par des plantes ou des microbes photosynthétiques. Ils prévoient également de rechercher la lumière réfléchie par la vie elle-même, comme la couleur des feuilles ou les pigments qui colorent les proliférations d'algues dans les océans et les sources chaudes de Yellowstone. Ces types de signatures peuvent être vus sur Terre depuis l'orbite, et les astronomes étudient de nouveaux concepts de conception de télescopes qui pourraient être en mesure de les détecter sur les exoplanètes.

Le groupe discute des moyens par lesquels la nature pourrait « tromper » les scientifiques en leur faisant croire qu'une planète sans vie était vivante, ou vice versa. Les scientifiques examinent les façons dont une planète pourrait produire de l'oxygène - qui est abondant sur Terre maintenant en raison de la photosynthèse biologique - sans vie, et comment les planètes avec la vie peuvent avoir des biosignatures en plus de l'oxygène. En pensant à ce genre de planètes à l'avance, les scientifiques sont désormais mieux préparés à distinguer ces mondes des planètes réellement habitées, et comment élargir le catalogue de biosignatures que les scientifiques peuvent rechercher à l'avenir.

L'équipe a également entrepris de quantifier les chances de vie et la clarté de ses signaux sur d'autres mondes, ce qui est un défi incroyablement important et difficile. Les données que les astronomes collectent sur les exoplanètes seront relativement rares; ils n'auront pas d'échantillons de ces planètes, et à la place n'aura que des données d'un seul point de lumière de ce monde. En analysant les empreintes digitales des gaz atmosphériques et des surfaces sous cet éclairage, ils discerneront autant que possible sur l'exoplanète. Cela inclut des déductions sur la composition atmosphérique et le climat de la planète, et la présence d'océans et de continents. En combinant ces informations de manière systématique et en développant de nouveaux modèles, les scientifiques seront en mesure d'analyser si les données d'une planète peuvent être mieux expliquées par la présence de la vie. Sur la base de ces modèles, ils prévoient d'établir des niveaux de confiance pour savoir si la biologie est présente sur ce monde. Le nouveau travail souligne la nécessité de considérer les planètes de manière intégrée, qui comprend de multiples disciplines et perspectives.

Dernièrement, de nouveaux instruments seront nécessaires, les télescopes qui feront les observations nécessaires à ce travail. Cela comprend les observatoires au sol et dans l'espace, et les deux télescopes en service aujourd'hui et d'autres qui seront construits des décennies dans le futur. Ces nouvelles technologies permettront non seulement d'améliorer les évaluations des tailles et des orbites de ces mondes lointains, mais permettent également une analyse plus approfondie de leurs atmosphères et propriétés de surface. Finalement, ils pourront peut-être nous dire s'ils ont le potentiel d'héberger la vie. Des concepts de mission avec la détection de biosignature comme moteur central sont en cours de discussion pour un lancement dans les années 2030.

« Depuis le milieu du 20e siècle, nous avons vu des progrès significatifs dans les méthodes et les technologies que nous pouvons utiliser pour faire des observations plus précises et caractériser les exoplanètes. Beaucoup d'entre eux ont été testés sur de grandes planètes inhabitables", a déclaré Yuka Fujii, chercheur à ELSI et auteur principal de l'un des articles. La portée des observations s'étend maintenant vers la taille de la Terre, exoplanètes potentiellement tempérées. Les données qui seront recueillies au cours de la prochaine décennie permettront aux scientifiques de mieux étudier les planètes susceptibles d'abriter la vie. "La recherche de la vie sur des exoplanètes à des années-lumière est un défi ambitieux - elle ne se terminera pas par la détection d'une seule caractéristique, mais nécessitera des efforts à long terme pour accumuler un ensemble de « signatures » qui ne peuvent être expliquées par aucun processus abiotique connu et peuvent être expliquées de manière plausible par la présence possible d'une biosphère. »

Les auteurs ont conclu avec l'évaluation optimiste que, compte tenu des technologies à venir et des connaissances actuelles sur les distributions des exoplanètes, la détection des signatures atmosphériques de quelques planètes potentiellement habitables pourrait même intervenir avant 2030.