Dans les années récentes, le nombre de planètes extra-solaires confirmées a augmenté de façon exponentielle. Dès la rédaction de l'article, un total de 3, 777 exoplanètes ont été confirmées en 2, 817 systèmes stellaires, avec 2 supplémentaires, 737 candidats en attente de confirmation. Quoi de plus, le nombre de planètes terrestres (c'est-à-dire rocheuses) a augmenté régulièrement, augmentant la probabilité que les astronomes trouvent des preuves de la vie au-delà de notre système solaire.

Malheureusement, la technologie n'existe pas encore pour explorer directement ces planètes. Par conséquent, les scientifiques sont obligés de rechercher ce que l'on appelle des « biosignatures, " un produit chimique ou un élément qui est associé à l'existence d'une vie passée ou présente. Selon une nouvelle étude menée par une équipe internationale de chercheurs, une façon de rechercher ces signatures serait d'examiner la matière éjectée de la surface des exoplanètes lors d'un événement d'impact.

L'étude - intitulée "Recherche de biosignatures dans les éjectas d'impact exoplanétaire, " qui est récemment apparu en ligne – était dirigé par Gianni Cataldi, un chercheur du centre d'astrobiologie de l'université de Stockholm. Il est rejoint par des scientifiques du LESIA-Observatoire de Paris, l'Institut de recherche du Sud-Ouest (SwRI), l'Institut royal de technologie (KTH), et le Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESA/ESTEC).

Comme ils l'indiquent dans leur étude, la plupart des efforts pour caractériser les biosphères des exoplanètes se sont concentrés sur les atmosphères des planètes. Cela consiste à rechercher des preuves de gaz qui sont connus pour être essentiels à la vie ici sur Terre - par ex. gaz carbonique, azote, l'oxygène – ainsi que l'eau. Comme Cataldi l'a dit à Universe Today par e-mail :

"Nous savons de la Terre que la vie peut avoir un impact fort sur la composition de l'atmosphère. Par exemple, tout l'oxygène de notre atmosphère est d'origine biologique. Aussi, l'oxygène et le méthane sont fortement hors d'équilibre chimique en raison de la présence de la vie. Actuellement, il n'est pas encore possible d'étudier la composition atmosphérique des exoplanètes semblables à la Terre, cependant, une telle mesure devrait devenir possible dans un avenir prévisible. Ainsi, les biosignatures atmosphériques sont le moyen le plus prometteur de rechercher la vie extraterrestre. »

Cependant, Cataldi et ses collègues ont envisagé la possibilité de caractériser l'habitabilité d'une planète en recherchant des signes d'impacts et en examinant les éjectas. L'un des avantages de cette approche est que les éjectas s'échappent des corps à faible gravité, comme les planètes rocheuses et les lunes, avec la plus grande facilité. Les atmosphères de ces types de corps sont également très difficiles à caractériser, cette méthode permettrait donc des caractérisations qui ne seraient pas possibles autrement.

Et comme Cataldi l'a indiqué, elle serait également complémentaire à l'approche atmosphérique de plusieurs manières :

"D'abord, plus l'exoplanète est petite, plus il est difficile d'étudier son atmosphère. Au contraire, les exoplanètes plus petites produisent de plus grandes quantités d'éjectas qui s'échappent parce que leur gravité à la surface est plus faible, rendant plus facile la détection des éjectas des petites exoplanètes. Seconde, en pensant aux biosignatures dans les éjectas d'impact, on pense surtout à certains minéraux. En effet, la vie peut influencer la minéralogie d'une planète soit indirectement (par exemple en modifiant la composition de l'atmosphère et en permettant ainsi à de nouveaux minéraux de se former) soit directement (en produisant des minéraux, par exemple. squelettes). Les éjectas d'impact permettraient ainsi d'étudier un autre type de biosignature, complémentaire aux signatures atmosphériques."

Un autre avantage de cette méthode est le fait qu'elle tire parti des études existantes qui ont examiné les impacts des collisions entre objets astronomiques. Par exemple, plusieurs études ont été menées qui ont tenté de mettre des contraintes sur l'impact géant qui aurait formé le système Terre-Lune il y a 4,5 milliards d'années (alias l'hypothèse de l'impact géant).

Alors que de telles collisions géantes auraient été courantes au cours de la dernière étape de la formation des planètes terrestres (durée d'environ 100 millions d'années), l'équipe s'est concentrée sur les impacts d'astéroïdes ou de corps cométaires, qui se produisent pendant toute la durée de vie d'un système exoplanétaire. En s'appuyant sur ces études, Cataldi et ses collègues ont pu créer des modèles d'éjecta d'exoplanètes.

Comme l'a expliqué Cataldi, ils ont utilisé les résultats de la littérature sur les cratères d'impact pour estimer la quantité d'éjecta créée. Pour estimer la force du signal des disques de poussière circumstellaires créés par l'éjecta, ils ont utilisé les résultats de la littérature sur les disques de débris (c'est-à-dire les analogues extrasolaires de la ceinture principale d'astéroïdes du système solaire). À la fin, les résultats se sont avérés plutôt intéressants :

"Nous avons constaté qu'un impact d'un corps de 20 km de diamètre produit suffisamment de poussière pour être détectable avec les télescopes actuels (à titre de comparaison, la taille de l'impacteur qui a tué les dinosaures il y a 65 millions d'années est d'environ 10 km). Cependant, étudier la composition des poussières éjectées (ex. recherche de biosignatures) n'est pas à la portée des télescopes actuels. En d'autres termes, avec les télescopes actuels, nous avons pu confirmer la présence de poussières éjectées, mais n'étudiez pas sa composition."

En bref, étudier la matière éjectée des exoplanètes est à notre portée et cela permettrait aux astronomes de pouvoir caractériser la géologie d'une exoplanète – et ainsi de poser des contraintes plus précises sur son habitabilité potentielle. Maintenant, les astronomes sont obligés de faire des suppositions éclairées sur la composition d'une planète en fonction de sa taille et de sa masse apparentes.

Malheureusement, une étude plus détaillée qui pourrait déterminer la présence de biosignatures dans les éjectas n'est actuellement pas possible, et sera très difficile même pour les télescopes de nouvelle génération comme le télescope spatial James Webb (JWSB) ou Darwin. En attendant, l'étude des éjectas des exoplanètes présente des possibilités très intéressantes pour l'étude et la caractérisation des exoplanètes. Comme Cataldi l'a indiqué :

"En étudiant l'éjecta d'un événement d'impact, nous pourrions apprendre quelque chose sur la géologie et l'habitabilité de l'exoplanète et potentiellement détecter une biosphère. La méthode est le seul moyen que je connaisse pour accéder au sous-sol d'une exoplanète. Dans ce sens, l'impact peut être considéré comme une expérience de forage fournie par la nature. Notre étude montre que la poussière produite lors d'un événement d'impact est en principe détectable, et les futurs télescopes pourraient être en mesure de contraindre la composition de la poussière, et donc la composition de la planète."

Dans les décennies à venir, les astronomes étudieront les planètes extra-solaires avec des instruments de sensibilité et de puissance croissantes dans l'espoir de trouver des signes de vie. Vraisemblablement, la capacité de discerner la présence de biosignatures dans les débris créés par les impacts d'astéroïdes coïncidera avec la capacité de les trouver dans l'atmosphère des exoplanètes.

Avec ces deux méthodes combinées, les scientifiques pourront dire avec plus de certitude que les planètes lointaines ne sont pas seulement capables d'abriter la vie, mais le font activement.