L'ultra-puissant télescope spatial James Webb sera bientôt lancé. Une fois déployé et en position au Point Lagrange Terre-Soleil 2, ça va commencer à travailler. L'une de ses tâches consiste à examiner l'atmosphère des exoplanètes et à rechercher des biosignatures. ça doit être simple, droit? Il suffit de scanner l'atmosphère jusqu'à ce que vous trouviez de l'oxygène, puis fermez votre ordinateur portable et dirigez-vous vers le pub :Fanfare, confettis, Prix ​​Nobel.

Bien sûr, Les lecteurs d'Univers Today savent que c'est plus compliqué que cela. Beaucoup plus compliqué.

En réalité, la présence d'oxygène n'est pas nécessairement fiable. C'est le méthane qui peut envoyer un signal plus fort indiquant la présence de la vie.

L'oxygène peut sembler la chose évidente à rechercher dans l'atmosphère d'une planète lors de la recherche de signes de vie, mais ce n'est pas le cas. Sa présence ou son absence n'est pas un indicateur fiable. L'histoire de la Terre le montre clairement.

L'atmosphère de la Terre moderne contient environ 21% d'oxygène, et nous savons que la majeure partie provient d'organismes dans les océans de la planète. Mais il y a un hic :une fois que les cyanobactéries de l'ancienne Terre ont commencé à produire de l'oxygène en tant que sous-produit de la photosynthèse, il a encore fallu énormément de temps avant que l'atmosphère ne soit oxygénée, peut-être un milliard d'années.

Et si on examinait une exoplanète, trouvé pas d'oxygène, puis est passé à autre chose, ne réalisant pas qu'il y avait de la vie là-bas, au début de l'oxygénation de ce monde ? Et si nous étions un milliard d'années trop tôt, et la vie n'a pas encore oxygéné l'atmosphère de l'exoplanète ? Les planètes rocheuses ont de nombreux puits d'oxygène, et l'oxygène produit biologiquement ne serait pas libre dans l'atmosphère tant que ces puits ne seraient pas saturés.

C'est ce qui s'est passé sur Terre, et c'est ce que nous nous attendons à ce qu'il se produise sur d'autres mondes rocheux. Sur Terre, l'activité géologique propulse le magma du manteau vers la croûte. Une grande partie du matériau du manteau, comme le fer, par exemple, se lie à l'oxygène de l'air, le retirer de l'atmosphère.

C'est l'une des raisons pour lesquelles les planétologues se concentrent sur d'autres choses, comme le méthane (CH 4 ). Dans un nouveau journal, les chercheurs ont examiné le potentiel du méthane pour signaler l'activité biologique. Ils disent qu'il est peu probable que le méthane abondant dans l'atmosphère d'une planète provienne des volcans et qu'il ait très probablement une origine biologique.

Le titre de l'article est « Le méthane atmosphérique abondant provenant du volcanisme sur les planètes terrestres est peu probable et renforce les arguments en faveur du méthane en tant que biosignature ». L'auteur principal est Nicholas Wogan du Département des sciences de la Terre et de l'espace, Université de Washington, et du Virtual Planetary Laboratory de l'U de W. L'article est publié dans Le Journal des sciences planétaires .

La détection de biosignatures potentielles comme le méthane dans l'atmosphère d'exoplanètes lointaines est délicate. Mais une fois que quelque chose comme le méthane est détecté, un travail plus dur vous attend. Sa présence doit être étudiée dans le contexte de la planète elle-même.

Les chercheurs en biosignature n'ont pas attendu le lancement du télescope spatial James Webb. Ils ont beaucoup réfléchi à la détection des biosignatures avec le télescope. Les scientifiques ont proposé que les atmosphères planétaires avec du méthane et du dioxyde de carbone abondants en déséquilibre pourraient être une forte biosignature. Dans leur papier, les auteurs soulignent que "…peu d'études ont exploré la possibilité d'une CH non biologique 4 et Cie 2 et les indices contextuels associés." Dans ce cas, non biologique signifie volcans.

Les auteurs voulaient utiliser un modèle thermodynamique pour déterminer si le dégazage du magma volcanique sur des planètes semblables à la Terre pourrait mettre CH 4 et Cie 2 dans l'atmosphère. En substance, ils ont découvert qu'il est peu probable que les volcans produisent les mêmes quantités de méthane que les sources biologiques pourraient le faire. Ce n'est pas impossible, juste improbable.

C'est en grande partie parce que l'hydrogène aime rester dans le magma. H 2 O est très soluble dans le magma, limitant la quantité de H qui est dégazée et par conséquent limite la quantité de CH 4 est présent dans l'atmosphère d'une planète. Une autre raison est que CH 4 lui-même nécessite du magma à basse température pour dégazer, alors que la majorité du magma terrestre est à température plus élevée.

Dans les cas improbables où le volcanisme pourrait produire de grandes quantités de méthane, les auteurs ont trouvé, ils produiraient également du dioxyde de carbone. La Terre archéenne antique était beaucoup plus volcaniquement active que la Terre moderne. Au cours de l'éon archéen, Le flux de chaleur de la Terre était jusqu'à trois fois supérieur à ce qu'il est actuellement. Selon l'étude, il aurait pu produire 25 fois plus de magma que la Terre moderne et beaucoup plus de méthane. Mais la même activité qui a produit tout ce méthane produirait également beaucoup plus de dioxyde de carbone. Cette, soulignent les auteurs, est un faux positif détectable. Mais si du méthane abondant est détecté sans accompagnement de quantités de CO 2 , alors c'est une biosignature plus fiable.

Les auteurs disent qu'il serait difficile d'expliquer la détection du méthane et du dioxyde de carbone sans invoquer des sources biologiques, au moins pour toutes les planètes similaires à la Terre. Ils ont également conclu qu'une quantité faible ou négligeable de monoxyde de carbone détectée dans une atmosphère renforce le CH 4 +CO 2 biosignature car « … la vie consomme facilement du CO atmosphérique, tout en réduisant les gaz volcaniques, il est probable que le CO s'accumule dans l'atmosphère d'une planète. »

Les chercheurs concluent par une mise en garde, soulignant que ce travail est entièrement basé sur ce que nous savons de la Terre et des autres planètes de notre propre système solaire. On ne sait pas dans quelle mesure ces connaissances peuvent être étendues à des milliers d'exoplanètes différentes.

"Ces conclusions doivent être prises avec prudence car elles sont basées sur ce que l'on comprend des processus se produisant sur la Terre et notre système solaire, ce qui peut être un échantillon très clairsemé de ce qui est possible, " ils écrivent.