Il se peut que la vie se cache là-bas sur d'autres planètes. Mais coincé ici sur Terre, comment pouvons-nous jamais savoir avec certitude? Un bon point de départ est de rechercher les composés sur d'autres mondes qui sont connus pour être les ingrédients clés de la vie telle que nous la connaissons.

Détecter ces soi-disant biosignatures, composés connus pour être produits par des organismes vivants, serait une preuve solide que les mondes peuvent contenir la vie. Mais ramasser des produits chimiques dans des mondes si lointains, et choisir les bons composés à rechercher, c'est compliqué.

Le professeur Ignas Snellen de l'Université de Leiden aux Pays-Bas a affiné des techniques qui combinent les données des plus grands télescopes au sol avec une imagerie à contraste élevé pouvant révéler des objets faibles comme des planètes. Les télescopes utilisent la spectroscopie de haute précision pour examiner les différentes longueurs d'onde de la lumière qu'ils détectent depuis l'espace.

"Vous voulez filtrer autant que possible la lumière des étoiles pour rendre visible toutes les informations que vous pouvez obtenir de l'exoplanète, " a déclaré le professeur Snellen.

En examinant la lumière des étoiles qui filtre à travers l'atmosphère d'une planète et nous atteint sur Terre, il est possible de déduire les types de gaz qui sont présents.

Alors que les télescopes ne sont pas encore assez grands pour examiner les spectres des planètes de la taille de la Terre, les scientifiques perfectionnent leurs méthodes sur des exoplanètes plus grandes, les Jupiters dits chauds, qui sont beaucoup trop chauds pour supporter la vie telle que nous la connaissons. Ce sont des exoplanètes géantes gazeuses qui orbitent très près de leur étoile mère. Si près, En réalité, qu'ils sont bloqués par les marées, comme notre lune, avec l'exoplanète tournant une seule fois à chaque orbite autour de son étoile.

Avec un côté de ces planètes toujours dans la lumière et l'autre toujours dans l'obscurité, le côté lumineux devient si chaud que l'atmosphère peut s'évaporer, créant un vent de matière s'échappant de la planète, un peu comme la queue d'une comète.

Dans le projet EXOPLANETBIO, Le professeur Snellen et son équipe ont utilisé pour la première fois la spectroscopie de haute précision pour confirmer la quantité d'hélium dans l'atmosphère chaude de Jupiter à l'aide de télescopes au sol, ce qui peut révéler à quel point ce processus est avancé.

"C'était une percée pour ces Jupiters chauds, " dit-il. " Ces sortes de queues exosphériques étaient connues, mais ils sont très difficiles à observer car la seule façon de les voir était de détecter l'hydrogène, qui ne peut pas être détecté à travers l'atmosphère terrestre, à l'aide du télescope spatial Hubble.

"Maintenant, avec la ligne d'hélium plus forte, nous pouvons très bien le faire depuis le sol avec des télescopes."

Comprendre si un Jupiter chaud peut saigner de son atmosphère, et combien de temps cela peut prendre, peut expliquer comment les atmosphères de toutes les exoplanètes changent au fil du temps.

"Ce genre de processus d'échappement atmosphérique n'est pas très important maintenant, mais au début du système solaire ils étaient, parce que le soleil était beaucoup plus actif, " a déclaré le professeur Snellen.

Climat de l'exoplanète

Grâce à ces nouvelles techniques, son équipe a également pu réaliser une autre première, détecter la vitesse de rotation – à quelle vitesse une planète tourne – et la vitesse orbitale des exoplanètes.

« Les taux de rotation sur les Jupiters chauds sont généralement assez faibles, comme ils sont généralement bloqués par les marées, " il a dit.

Cela peut révéler quelque chose sur le climat et les conditions météorologiques associées sur l'exoplanète.

"Quand une planète tourne vite, il obtient des groupes comme Jupiter. La Terre tourne plus lentement et a des bandes, mais il est encore majoritairement dominé par les systèmes de basse pression. Maintenant, si vous avez un Jupiter chaud qui tourne encore plus lentement, vous n'obtiendrez aucune structure en bandes. Vous obtenez des systèmes météorologiques très différents, " il a dit.

Il a pu observer des vents très haut dans l'atmosphère de telles planètes, comme énergie du plus chaud, côté jour éternel est tourné vers le côté nuit plus frais.

Le professeur Snellen est convaincu qu'une mise à niveau de l'instrument CRIRES (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph), devrait être mis en ligne l'année prochaine sur le très grand télescope de l'Observatoire européen austral (ESO), leur permettra de trouver des composés tels que le méthane sur des planètes plus froides. Le méthane peut être un composant de la vie s'il se trouve dans des planètes de la taille de la Terre.

"Je vois cela comme une sorte de terrain de jeu. Nous apprenons maintenant les méthodes que nous pourrons un jour appliquer aux planètes semblables à la Terre. Le télescope extrêmement grand (ESO) devrait être prêt en 2026, et avec cela, nous pouvons commencer à sonder des planètes semblables à la Terre."

Signe de vie

Pourtant, même si vous avez de bons échantillons de rocky, planètes de la taille de la Terre, comment savoir si un composé est vraiment un signe de vie ?

"La géologie est très bonne pour produire des choses qui ressemblent à la vie, comme le méthane. Ça peut venir des vaches ou ça peut venir des rochers, " a déclaré le professeur Kevin Heng, professeur à l'Université de Berne en Suisse.

« Si vous pensez aux biosignatures, ils doivent satisfaire à diverses conditions. Ils ne doivent pas être imités par la géologie, ils doivent exister dans l'atmosphère pendant de longues périodes, ce qui signifie qu'ils sont très stables ou sont réapprovisionnés d'une manière ou d'une autre, et ils doivent être détectables."

Dans le cadre du projet EXOKLEIN, Le professeur Heng cherche à déterminer si de tels composés, comme le chlorure de méthyle et l'ammoniac, peut durer assez longtemps dans les atmosphères exoplanétaires pour étudier, en modélisant de petites planètes autour d'étoiles naines. C'est un défi particulier pour les planètes de la taille de la Terre, dont les atmosphères peuvent changer avec le temps.

"Si vous regardez une planète comme Jupiter… elles ressemblent un peu au soleil. Elles sont faites d'hydrogène, ils ont des oligo-éléments de métaux et ainsi de suite. Sur la base des différences entre la planète et l'étoile, je peux comprendre comment elle s'est formée. Il garderait un enregistrement fossile de la façon dont il s'est formé, " a déclaré le professeur Heng.

Mais pour les petites planètes, leurs atmosphères ont considérablement changé au fil du temps grâce à des processus tels que le cycle du carbone.

"Nous avons passé les huit à 10 dernières années à comprendre comment utiliser des modèles climatiques conçus pour la Terre (sur les exoplanètes), et comment les peaufiner et les modifier."

Ces modèles seront utilisés pour fournir des explications potentielles pour les données collectées lorsque les instruments sont capables d'étudier des planètes plus petites pour la vie, pour comprendre si les composés sont vraiment des biosignatures ou peuvent être expliqués comme géologiques.

« Les réclamations extraordinaires nécessitent des normes de preuve extraordinaires, donc si quelque chose est cohérent avec le fait de ne pas nécessiter de biologie, Je dirais qu'il n'y a pas de biologie, " a déclaré le professeur Heng.

Il modélise également des planètes qui ont peut-être eu des destins plus dramatiques. Pour que les petites planètes autour des étoiles rouges soutiennent la vie, ils auraient besoin d'avoir une orbite très serrée, ce qui les rend verrouillés comme des Jupiters chauds.

"Cela veut dire que le côté nuit est vraiment froid, et peut-être assez froid pour que les gaz dans l'atmosphère se condensent en glace. Donc, vous obtenez une condensation galopante et vous n'avez pas d'atmosphère - effondrement atmosphérique, " dit-il. Un tel effondrement laisserait les planètes froides et sans vie, comme Mars.

Alors que le travail n'est que théorique maintenant, les missions à venir comme le satellite CHEOPS de l'Agence spatiale européenne et le télescope spatial James Webb de la NASA devraient fournir des données qu'il pourra comparer à ses théories.

"Quand Webb sera lancé (en 2021), il va y avoir un saut quantique dans la qualité des données. Il se peut que l'effondrement atmosphérique soit si répandu que la moitié des petites planètes autour des étoiles rouges n'ont pas d'atmosphère."