Sommes nous seuls dans l'univers? Cette question nous accompagne depuis des milliers d'années, mais ce n'est que maintenant que la science est sur le point d'apporter une vraie réponse. Nous connaissons maintenant des dizaines de planètes rocheuses en orbite autour d'étoiles autres que notre soleil où, pour tout ce que nous savons, la vie pourrait exister. Etc, avec le lancement du télescope spatial James Webb, nous aurons la première chance de scruter les atmosphères de certains de ces mondes.

Mais que doit-on chercher ? Dans notre nouvelle étude, publié dans Science Advances, nous identifions des combinaisons de température planétaire et de conditions lumineuses suffisantes pour donner naissance aux éléments constitutifs de la vie.

Nous avons commencé avec ce que nous savons. Sur Terre, la photosynthèse – le processus par lequel les plantes produisent de l'énergie – a transformé notre atmosphère d'une atmosphère riche en dioxyde de carbone à une riche en oxygène moléculaire. C'est parce que les plantes transforment le dioxyde de carbone et l'eau en sucres et en oxygène en utilisant la lumière du soleil.

La présence d'oxygène moléculaire peut donc indiquer la présence de vie, surtout s'il est observé à côté du méthane (les plantes et les bactéries peuvent produire du méthane). Si nous trouvions du dioxyde de carbone et du méthane ainsi que l'absence totale de monoxyde de carbone, cela peut aussi être un signe de vie sur d'autres planètes. Ceci est dû au fait, pour autant que nous sachions, il existe des moyens par lesquels la vie peut libérer beaucoup de méthane dans une atmosphère riche en dioxyde de carbone sans produire également beaucoup de monoxyde de carbone.

Il peut y avoir d'autres possibilités, aussi – les scientifiques examinent toutes les petites molécules possibles pour identifier les biosignatures auxquelles nous n'avons pas encore pensé.

Le problème des "zones habitables"

Mais même si nous savions exactement quoi chercher, où doit-on chercher ? Il est impossible de scanner le cosmos entier pour la vie. Nous devons examiner les systèmes individuels, une poignée à la fois.

Pour pouvoir accueillir la vie, une exoplanète doit être à la bonne distance d'une étoile pour que l'eau liquide existe de manière stable à sa surface. La zone dans laquelle ce critère est satisfait est appelée "zone habitable". Si nous prenions une fiole de vie et la jetions à la surface d'une planète dans cette zone, il pourrait survivre. Ces planètes sont donc un bon endroit pour commencer à chercher.

Cependant, cela ne répond pas à la question de savoir si la vie pourrait y surgir d'elle-même. La vie telle que nous la connaissons nécessite une variété de structures moléculaires qui remplissent diverses fonctions au sein de la cellule. Il s'agit notamment de l'ADN, ARN, protéines et membranes cellulaires, qui sont constitués de briques relativement simples (lipides, nucléotides et acides aminés). Pendant longtemps, c'était un mystère d'où venaient ces blocs de construction, mais récemment, il y a eu des percées majeures pour déterminer comment elles sont apparues à la surface de la Terre primitive.

Par exemple, la lumière ultraviolette brillante sur le cyanure d'hydrogène (un composé chimique qui existe dans la nature) dans l'eau, avec un ion chargé négativement (un atome qui a gagné des électrons) tel que le bisulfite, conduit à des sucres simples.

Le cyanure d'hydrogène est abondant dans les "disques protoplanétaires" qui forment les systèmes solaires et dans les comètes, et peut se former à la surface d'une planète par impact. Le bisulfite sur Terre s'est probablement développé à partir du dioxyde de soufre des volcans absorbé dans l'eau - quelque chose qui pourrait également se produire sur les exoplanètes.

Dans certains environnements, dans les bonnes conditions, le cyanure d'hydrogène et un ion chargé négativement peuvent conduire à la formation sélective et à de grandes concentrations de nombreux éléments constitutifs de la vie. Mais les réactions dépendent de la bonne quantité de lumière UV. En l'absence de lumière, ces mêmes molécules – le cyanure d'hydrogène et le bisulfite – réagissent lentement pour former des produits qui ne conduisent pas aux éléments constitutifs de la vie.

Origine de la zone de vie

La vitesse de ces réactions à la lumière et à l'obscurité peut être mesurée en laboratoire - et c'est ce que nous avons fait dans notre nouvelle étude. La comparaison de ces vitesses nous a permis de délimiter une "zone d'abiogenèse" (abiogenèse signifie "origine de la vie") - la région à la bonne distance d'une étoile pour que la chimie dans la lumière l'emporte sur la chimie dans l'obscurité.

Pour des étoiles comme notre soleil, la zone d'abiogenèse chevauche la zone habitable. Mais pour les étoiles plus froides, l'histoire est plus compliquée. Lorsque les étoiles froides sont inactives, la zone d'abiogenèse est trop proche de l'étoile pour chevaucher la zone habitable. Mais les stars cool peuvent aussi être très actives, produisant des fusées éclairantes importantes et fréquentes. Ces fusées éclairantes sont-elles suffisantes pour entraîner la chimie qui mène aux éléments constitutifs de la vie ? C'est peut-être possible, mais il reste encore beaucoup à faire pour identifier avec confiance les planètes qui les entourent comme propices à la vie.

Nous avons croisé nos résultats avec un catalogue d'exoplanètes connues qui sont classées dans la zone habitable pour identifier celles qui sont amorcées pour la vie. Nous avons trouvé deux candidats. Kepler-452b est la plus petite exoplanète que nous connaissons qui réside définitivement dans les zones habitables et d'abiogenèse. L'exoplanète Kepler-62e pourrait également être dans la zone d'abiogenèse, mais il n'est pas aussi susceptible d'être rocheux.

Malheureusement, ces deux exoplanètes sont trop éloignées pour que le télescope James Webb puisse les étudier. Bien que nous n'ayons trouvé aucune exoplanète à proximité dans les zones habitables et d'abiogenèse, nous découvrons de tels mondes à une vitesse vertigineuse – avec plusieurs milliers déjà découverts. Il ne faudra donc peut-être pas longtemps avant que nous le fassions. Par exemple, le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) a une chance de trouver plus de systèmes comme Kepler-452b qui sont plus proches de chez nous. Jusque là, nous pourrions également utiliser la méthode pour sonder les lunes autour des planètes gazeuses géantes dans les zones habitables pour savoir si elles sont prêtes à la vie.

Bien que ce soit passionnant, il est à noter qu'il est très difficile de résoudre un problème sur la base d'un seul point de données. À l'heure actuelle, La Terre est le seul point de données dont nous disposons pour la vie. À l'avenir, si nous trouvons plusieurs exemples de vie, des concepts tels que la zone d'abiogenèse peuvent être utilisés pour tester les prédictions des différentes théories de l'origine de la vie et obtenir de nouvelles informations sur la façon dont la vie a commencé sur Terre et si elle aurait pu commencer d'une autre manière. Mais bien sûr, il sera assez étonnant de simplement découvrir la vie quelque part en dehors de notre système solaire.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.