Les scientifiques ont mis au point une nouvelle méthode de détection de l'oxygène dans les atmosphères des exoplanètes qui pourrait accélérer la recherche de la vie.

Une indication possible de la vie, ou biosignature, est la présence d'oxygène dans l'atmosphère d'une exoplanète. L'oxygène est généré par la vie sur Terre lorsque des organismes tels que les plantes, algues, et les cyanobactéries utilisent la photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie chimique.

UC Riverside a aidé à développer la nouvelle technique, qui utilisera le télescope spatial James Webb de la NASA pour détecter un signal fort que les molécules d'oxygène produisent lorsqu'elles entrent en collision. Ce signal pourrait aider les scientifiques à faire la distinction entre les planètes vivantes et non vivantes.

Depuis les exoplanètes, qui orbitent des étoiles autres que notre soleil, sont si loin, les scientifiques ne peuvent pas rechercher des signes de vie en visitant ces mondes lointains. Au lieu, ils doivent utiliser un télescope de pointe comme Webb pour voir ce qu'il y a dans l'atmosphère des exoplanètes.

"Avant notre travail, l'oxygène à des niveaux similaires à ceux de la Terre était considéré comme indétectable avec Webb, " a déclaré Thomas Fauchez du Goddard Space Flight Center de la NASA et auteur principal de l'étude. " Ce signal d'oxygène est connu depuis le début des années 1980 par les études atmosphériques de la Terre, mais n'a jamais été étudié pour la recherche sur les exoplanètes. "

L'astrobiologiste de l'UC Riverside, Edward Schwieterman, a proposé à l'origine une méthode similaire pour détecter des concentrations élevées d'oxygène à partir de processus non vivants et était membre de l'équipe qui a développé cette technique. Leurs travaux ont été publiés aujourd'hui dans la revue Astronomie de la nature .

"L'oxygène est l'une des molécules les plus excitantes à détecter en raison de son lien avec la vie, mais nous ne savons pas si la vie est la seule cause de l'oxygène dans une atmosphère, " a déclaré Schwieterman. " Cette technique nous permettra de trouver de l'oxygène dans les planètes vivantes et mortes. "

Lorsque les molécules d'oxygène entrent en collision les unes avec les autres, ils empêchent certaines parties du spectre de la lumière infrarouge d'être vues par un télescope. En examinant les modèles sous cet angle, ils peuvent déterminer la composition de l'atmosphère de la planète.

Schwieterman a aidé l'équipe de la NASA à calculer la quantité de lumière qui serait bloquée par ces collisions d'oxygène.

Curieusement, certains chercheurs proposent que l'oxygène puisse également faire apparaître une exoplanète comme hébergeant la vie alors qu'elle ne l'est pas, car il peut s'accumuler dans l'atmosphère d'une planète sans aucune activité de vie.

Si une exoplanète est trop proche de son étoile hôte ou reçoit trop de lumière stellaire, l'atmosphère devient très chaude et saturée de vapeur d'eau provenant des océans en évaporation. Cette eau pourrait ensuite être décomposée par un fort rayonnement ultraviolet en hydrogène atomique et en oxygène. Hydrogène, qui est un atome léger, s'échappe très facilement dans l'espace, laissant l'oxygène derrière.

Heures supplémentaires, ce processus peut entraîner la perte d'océans entiers tout en créant une épaisse atmosphère d'oxygène - plus encore, que pourrait être fait par la vie. Donc, l'oxygène abondant dans l'atmosphère d'une exoplanète ne signifie pas nécessairement une vie abondante, mais peut plutôt indiquer une histoire de perte d'eau.

Schwieterman avertit que les astronomes ne savent pas encore à quel point ce processus peut être répandu sur les exoplanètes.

"Il est important de savoir si et combien de planètes mortes génèrent de l'oxygène atmosphérique, pour mieux reconnaître quand une planète est vivante ou non, " il a dit.

Schwieterman est un chercheur postdoctoral invité à l'UCR qui deviendra bientôt professeur adjoint d'astrobiologie au Département des sciences de la Terre et des planètes.

La recherche a reçu un financement de Goddard's Sellers Exoplanet Environments Collaboration, qui est financé en partie par le modèle de financement interne des scientifiques de la division des sciences planétaires de la NASA. Ce projet a également reçu un financement du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la bourse Marie Sklodowska-Curie, l'équipe Terres alternatives de l'Institut d'astrobiologie de la NASA, et le laboratoire planétaire virtuel NExSS.

Webb sera le premier observatoire des sciences spatiales au monde lors de son lancement en 2021. Il permettra aux scientifiques de résoudre les mystères de notre système solaire, regarde vers des mondes lointains autour d'autres étoiles, et sonder les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci.