Les prochains télescopes nous donneront plus de pouvoir pour rechercher des biosignatures sur toutes les exoplanètes que nous avons trouvées. Une grande partie de la conversation sur la biosignature est centrée sur la chimie biogénique, tels que les gaz atmosphériques produits par simple, créatures unicellulaires. Mais que se passe-t-il si nous voulons rechercher des civilisations technologiques qui pourraient exister ? Pourrions-nous les trouver en recherchant leur pollution atmosphérique ?

Si une civilisation lointaine jetait un coup d'œil rapide à notre planète dans sa propre étude des mondes extraterrestres et des technosignatures, ils n'ont pas pu s'empêcher de remarquer notre pollution de l'air.

Pourrions-nous renverser la vapeur ?

La pollution de l'air en tant que technosignature n'est pas une idée nouvelle. Un nouvel article examine un polluant chimique spécifique qui est à la fois biogénique et anthropique sur Terre :NON 2 , ou du dioxyde d'azote. Les auteurs disent que le dioxyde d'azote pourrait être détecté en tant que technosignature sur une planète semblable à la Terre en orbite autour d'une étoile semblable au soleil avec un télescope de 15 mètres (49 pieds) similaire au Large UV/Optical/IR Surveyor (LUVOIR) proposé par la NASA. Cependant, il faudrait plusieurs centaines d'heures d'observation.

L'article présentant ces résultats s'intitule "La pollution au dioxyde d'azote en tant que signature de la technologie extraterrestre". Il est disponible sur le site de pré-presse arxiv.org et n'a pas encore été évalué par les pairs. L'auteur principal est le Dr Ravi Kopparapu, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA.

Grâce en grande partie à la mission Kepler et à la mission TESS, nous vivons à une époque de découverte d'exoplanètes. Nous connaissons maintenant plusieurs milliers d'exoplanètes, et le nombre ne cesse de croître. Les astronomes ont caractérisé la masse, densité, habitabilité potentielle, et d'autres propriétés de beaucoup d'entre eux.

La prochaine étape consiste à étudier les atmosphères de certaines des milliers d'exoplanètes confirmées. Les scientifiques des exoplanètes attendent avec impatience le lancement prochain du télescope spatial James Webb (JWST). Le JWST a la capacité d'examiner les atmosphères des exoplanètes en détail.

D'autres installations à venir, telles que le télescope spatial de télédétection atmosphérique à grande échelle d'exoplanètes infrarouges (ARIEL) et de grands observatoires au sol tels que le télescope européen extrêmement large (E-ELT), le Thirty Meter Telescope (TMT) et le Giant Magellan Telescope (GMT) pourront également étudier plus en détail les exoplanètes.

Les chercheurs se sont préparés à l'avance à tout ce pouvoir d'observation pour comprendre ce qu'il faut rechercher et ce qu'ils verront lors de l'examen des atmosphères. Cette nouvelle étude se concentre sur le NO 2 et comment il peut être détecté dans ces atmosphères. Ils se sont concentrés sur NON 2 car il est produit de manière anthropique par combustion et est l'un des principaux polluants technologiques. Tout n'est pas produit par combustion, mais une partie l'est.

"Certains NON 2 sur Terre est produit comme sous-produit de la combustion, ce qui suggère la possibilité de scénarios dans lesquels la production à plus grande échelle de NO 2

est soutenu par une technologie plus avancée sur une autre planète, " écrivent-ils. " Détecter des niveaux élevés de NO 2 à des niveaux supérieurs à ceux des émissions non technologiques trouvées sur Terre pourrait être un signe que la planète peut héberger des processus industriels actifs. »

Pour déterminer comment le détecter, les chercheurs ont utilisé un modèle photochimique simple et généré des spectres atmosphériques synthétiques. Les spectres atmosphériques imitaient ce que les astronomes pourraient voir sur une exoplanète lointaine alors que la planète transite par son soleil.

L'un des concepts de l'étude est l'albédo géométrique. C'est le rapport de la luminosité d'un corps céleste à un angle de phase zéro à un disque parfaitement réfléchissant idéalisé. A un angle de phase nul, un observateur regarderait directement la source de lumière. Mais sur une exoplanète avec une atmosphère, la lumière est diffuse, et nous ne le verrions jamais à un angle de phase nul. L'albédo géométrique aide les astronomes à contourner ce problème.

Même si NON 2 est détectable, il faudra beaucoup de temps pour le voir. Le télescope LUVOIR de 15 mètres nécessiterait environ 400 heures pour détecter le NO 2 sur une planète semblable à la Terre autour d'une étoile semblable au soleil à 10 parsecs de distance. Bien que ce soit beaucoup de temps d'observation à consacrer à une cible, ce n'est pas tout à fait sans précédent. En comparaison, le Hubble Ultra Deep Field a pris environ 11,5 jours, ou 276 heures de temps d'observation.

L'étude a une bizarrerie. L'équipe travaille avec NO atmosphérique 2 niveaux d'il y a environ 40 ans, lorsque la concentration dans l'atmosphère terrestre était plus élevée. Donc, si des résultats comme ceux-ci étaient réellement trouvés, et s'il s'avérait qu'ils provenaient d'une source technologique, ce serait une civilisation qui était au niveau de la Terre il y a 40 ans.

« Historiquement, les États-Unis NON 2 les concentrations ont varié (diminué) d'un facteur trois sur une période de 40 ans, de 1980 à 2019, " écrivent les auteurs dans le journal. " Par conséquent, nous pouvons étendre les possibilités de détection d'une civilisation technologique au stade où se trouvait la civilisation terrestre il y a 40 ans. Il est possible d'imaginer une société plus industrialisée qui pourrait éventuellement fonctionner dans le régime de cinq fois la Terre NO 2 niveau, permettant de le détecter avec LUVOIR-15m avec encore moins de temps d'observation que pour les conditions terrestres actuelles."

Mais cela devance un peu les choses.

Trouver simplement NON 2 dans l'atmosphère d'une exoplanète ne dit pas aux astronomes comment elle a été produite. "Il est important de noter que placer des contraintes sur le NO d'une planète 2 l'abondance de son spectre ne répondrait pas définitivement si le NO 2 est produit biologiquement ou abiotiquement. Il faudrait estimer les taux de production requis pour produire le NO observé 2 l'abondance et évaluer si les sources abiotiques à elles seules peuvent soutenir le taux de production inféré. »

Cela demandera beaucoup plus de travail, à la fois l'observation et la modélisation, pour déterminer si un NON 2 signal avait une source technologique. Mais il ne fait aucun doute qu'une détection sans ambiguïté de NO technologique 2 serait un grand événement.

"La détection fortuite de NO 2 ou toute autre signature spectrale atmosphérique artificielle potentielle (CFC, par exemple) peut devenir un événement décisif dans la recherche de la vie (biologique ou technologique), " concluent les chercheurs. " Est-il probable que les biosignatures soient plus répandues que les technosignatures ? Nous ne saurons pas avec certitude jusqu'à ce que nous cherchions. »