Dans leur quête de vie dans les systèmes solaires proches et lointains, les chercheurs ont souvent accepté la présence d'oxygène dans l'atmosphère d'une planète comme le signe le plus sûr que la vie puisse y être présente. Une nouvelle étude de Johns Hopkins, cependant, recommande un réexamen de cette règle empirique.

Simuler en laboratoire les atmosphères des planètes au-delà du système solaire, les chercheurs ont réussi à créer à la fois des composés organiques et de l'oxygène, absent de la vie.

Les résultats, publié le 11 décembre par le journal ACS Chimie de la Terre et de l'Espace , servir de récit édifiant pour les chercheurs qui suggèrent que la présence d'oxygène et de matières organiques sur des mondes lointains est une preuve de la vie là-bas.

"Nos expériences ont produit de l'oxygène et des molécules organiques qui pourraient servir d'éléments constitutifs de la vie en laboratoire, prouver que la présence des deux n'indique pas définitivement la vie, " dit Chao He, chercheur adjoint au département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université Johns Hopkins et premier auteur de l'étude. "Les chercheurs doivent examiner plus attentivement la façon dont ces molécules sont produites."

L'oxygène représente 20 pour cent de l'atmosphère terrestre et est considéré comme l'un des gaz à biosignature les plus robustes de l'atmosphère terrestre. À la recherche de la vie au-delà du système solaire de la Terre, cependant, on sait peu de choses sur la façon dont différentes sources d'énergie initient des réactions chimiques et comment ces réactions peuvent créer des biosignatures comme l'oxygène. Alors que d'autres chercheurs ont exécuté des modèles photochimiques sur des ordinateurs pour prédire ce que les atmosphères d'exoplanètes pourraient être capables de créer, aucune simulation de ce type, à sa connaissance, n'a été menée jusqu'à présent en laboratoire.

L'équipe de recherche a effectué les expériences de simulation dans une chambre spécialement conçue pour la brume planétaire (PHAZER) dans le laboratoire de Sarah Hörst, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes et co-auteur de l'article. Les chercheurs ont testé neuf mélanges gazeux différents, compatible avec les prévisions pour les atmosphères d'exoplanètes de type super-Terre et mini-Neptune ; ces exoplanètes sont le type de planète le plus abondant dans notre galaxie de la Voie lactée. Chaque mélange avait une composition spécifique de gaz tels que le dioxyde de carbone, l'eau, ammoniac, et le méthane, et chacun a été chauffé à des températures allant d'environ 80 à 700 degrés Fahrenheit.

Lui et l'équipe ont permis à chaque mélange gazeux de s'écouler dans l'installation PHAZER, puis ont exposé le mélange à l'un des deux types d'énergie, destiné à imiter l'énergie qui déclenche des réactions chimiques dans les atmosphères planétaires :le plasma d'une décharge luminescente à courant alternatif ou la lumière d'une lampe ultraviolette. Plasma, une source d'énergie plus forte que la lumière UV, peut simuler des activités électriques comme la foudre et/ou des particules énergétiques, et la lumière UV est le principal moteur des réactions chimiques dans les atmosphères planétaires telles que celles de la Terre, Saturne et Pluton.

Après avoir exécuté les expériences en continu pendant trois jours, correspondant à la durée d'exposition du gaz à des sources d'énergie dans l'espace, les chercheurs ont mesuré et identifié les gaz résultants avec un spectromètre de masse, un instrument qui trie les substances chimiques selon leur rapport masse/charge.

L'équipe de recherche a découvert plusieurs scénarios qui produisaient à la fois de l'oxygène et des molécules organiques capables de produire des sucres et des acides aminés, des matières premières pour lesquelles la vie pourrait commencer, comme le formaldéhyde et le cyanure d'hydrogène.

"Les gens avaient l'habitude de suggérer que l'oxygène et les matières organiques étant présents ensemble indiquent la vie, mais nous les avons produits de manière abiotique dans plusieurs simulations, " Il dit. "Cela suggère que même la co-présence de biosignatures communément acceptées pourrait être un faux positif pour la vie."