Les astronomes de Cornell ont créé cinq modèles représentant des points clés de l'évolution de notre planète, comme des instantanés chimiques à travers les époques géologiques de la Terre.

Ils les utiliseront comme modèles spectraux dans la chasse aux planètes semblables à la Terre dans les systèmes solaires lointains à l'approche de la nouvelle ère des puissants télescopes.

"Ces nouvelles générations de télescopes spatiaux et terrestres couplés à nos modèles vont nous permettre d'identifier des planètes comme notre Terre à environ 50 à 100 années-lumière, " a déclaré Lisa Kaltenegger, professeur agrégé d'astronomie et directeur du Carl Sagan Institute.

Pour la recherche et le développement de modèles, Kaltenegger, le doctorant Jack Madden et Zifan Lin '20 ont écrit "High-Resolution Transmission Spectra of Earth through Geological Time, " publié le 26 mars dans Lettres de revues astrophysiques .

"En utilisant notre propre Terre comme clé, nous avons modélisé cinq époques terrestres distinctes pour fournir un modèle sur la façon dont nous pouvons caractériser une exo-Terre potentielle - d'un jeune, Terre prébiotique à notre monde moderne, " a-t-elle dit. " Les modèles nous permettent également d'explorer à quel moment de l'évolution de la Terre un observateur distant pourrait identifier la vie sur les " points bleu pâle " de l'univers et d'autres mondes comme eux. "

Kaltenegger et son équipe ont créé des modèles atmosphériques qui correspondent à la Terre d'il y a 3,9 milliards d'années, une Terre prébiotique, lorsque le dioxyde de carbone recouvrait densément la jeune planète. Un deuxième modèle de retour représente chimiquement une planète sans oxygène, une Terre anoxique, remontant à 3,5 milliards d'années. Trois autres modèles révèlent l'augmentation de l'oxygène dans l'atmosphère d'une concentration de 0,2% aux niveaux modernes de 21%.

"Notre Terre et l'air que nous respirons ont radicalement changé depuis la formation de la Terre il y a 4,5 milliards d'années, " Kaltenegger a dit, " et pour la première fois, cet article explique comment les astronomes tentent de trouver des mondes comme le nôtre, pourrait repérer des planètes semblables à la Terre jeunes à modernes en transit, en utilisant notre propre histoire de la Terre comme modèle."

Dans l'histoire de la Terre, la chronologie de la montée de l'oxygène et de son abondance n'est pas claire, dit Kaltenegger. Mais, si les astronomes peuvent trouver des exoplanètes avec près de 1% des niveaux actuels d'oxygène de la Terre, ces scientifiques commenceront à découvrir la biologie émergente, l'ozone et le méthane - et peut le faire correspondre aux âges des modèles de la Terre.

"Nos spectres de transmission montrent des caractéristiques atmosphériques, qui montrerait à un observateur distant que la Terre avait une biosphère il y a environ 2 milliards d'années, " a déclaré Kaltenegger.

En utilisant de futurs télescopes comme le télescope spatial James Webb de la NASA, lancement prévu en mars 2021, ou l'Extreme Large Telescope d'Antofagasta, Chili, prévu pour les premières lueurs en 2025, les astronomes pourraient observer une exoplanète transiter devant son étoile hôte, révélant l'atmosphère de la planète.

"Une fois que l'exoplanète transite et bloque une partie de son étoile hôte, on peut déchiffrer ses signatures spectrales atmosphériques, " a déclaré Kaltenegger. " En utilisant l'histoire géologique de la Terre comme clé, nous pouvons plus facilement repérer les signes chimiques de la vie sur les exoplanètes lointaines."