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La recherche de vie sur d'autres planètes a reçu un élan majeur après que les scientifiques ont révélé les signatures spectrales de près de 1000 molécules atmosphériques qui pourraient être impliquées dans la production ou la consommation de phosphine, a révélé une étude menée par UNSW Sydney.
Les scientifiques ont longtemps supposé que la phosphine - un composé chimique composé d'un atome de phosphore entouré de trois atomes d'hydrogène (PH3) - pourrait indiquer des preuves de vie si elle se trouve dans l'atmosphère de petites planètes rocheuses comme la nôtre, où il est produit par l'activité biologique des bactéries.
Ainsi, lorsqu'une équipe internationale de scientifiques a affirmé l'année dernière avoir détecté de la phosphine dans l'atmosphère de Vénus, il a soulevé la perspective alléchante de la première preuve de la vie sur une autre planète - bien que le primitif, variété unicellulaire.
Mais tout le monde n'était pas convaincu, avec certains scientifiques se demandant si la phosphine dans l'atmosphère de Vénus était vraiment produite par une activité biologique, ou si de la phosphine a été détectée.
Désormais une équipe internationale, dirigé par des scientifiques de l'UNSW Sydney, a apporté une contribution clé à cette recherche et à toute recherche future de vie sur d'autres planètes en démontrant comment une détection initiale d'une biosignature potentielle doit être suivie de recherches de molécules apparentées.
Dans un article publié aujourd'hui dans la revue Frontières de l'astronomie et des sciences spatiales , ils ont décrit comment l'équipe a utilisé des algorithmes informatiques pour produire une base de données de codes-barres spectraux infrarouges approximatifs pour 958 espèces moléculaires contenant du phosphore.
Regarde et apprend
Comme l'explique le Dr Laura McKemmish de l'UNSW School of Chemistry, quand les scientifiques recherchent des preuves de la vie sur d'autres planètes, ils n'ont pas besoin d'aller dans l'espace, ils peuvent simplement pointer un télescope sur la planète en question.
"Identifier la vie sur une planète, nous avons besoin de données spectrales, " elle dit.
"Avec les bonnes données spectrales, la lumière d'une planète peut vous dire quelles sont les molécules dans l'atmosphère de la planète."
Le phosphore est un élément essentiel à la vie, pourtant jusqu'à maintenant, elle dit, les astronomes ne pouvaient rechercher qu'une seule molécule polyatomique contenant du phosphore, phosphine.
"La phosphine est une biosignature très prometteuse car elle n'est produite qu'en infimes concentrations par des processus naturels. Cependant, si nous ne pouvons pas retracer comment il est produit ou consommé, nous ne pouvons pas répondre à la question de savoir si c'est une chimie inhabituelle ou des petits hommes verts qui produisent de la phosphine sur une planète, " dit le Dr McKemmish.
Pour donner un aperçu, Le Dr McKemmish a réuni une grande équipe interdisciplinaire pour comprendre comment le phosphore se comporte chimiquement, biologiquement et géologiquement et demander comment cela peut être étudié à distance par les seules molécules atmosphériques.
"Ce qui était génial dans cette étude, c'est qu'elle a réuni des scientifiques de domaines disparates - chimie, la biologie, géologie - pour répondre à ces questions fondamentales autour de la recherche de la vie ailleurs auxquelles un seul domaine ne saurait répondre, " explique l'astrobiologiste et co-auteur de l'étude, Professeur agrégé Brendan Burns.
Le Dr McKemmish poursuit :« Au début, nous avons cherché quelles molécules contenant du phosphore - ce que nous avons appelé les molécules P - sont les plus importantes dans les atmosphères, mais il s'avère que très peu de choses sont connues. Nous avons donc décidé d'examiner un grand nombre de molécules P qui pourraient être trouvées dans la phase gazeuse et qui, autrement, ne seraient pas détectées par les télescopes sensibles à la lumière infrarouge."
Les données de code-barres pour les nouvelles espèces moléculaires sont normalement produites pour une molécule à la fois, Le Dr McKemmish dit, un processus qui prend souvent des années. Mais l'équipe impliquée dans cette recherche a utilisé ce qu'elle appelle "la chimie quantique computationnelle à haut débit" pour prédire les spectres de 958 molécules en quelques semaines seulement.
« Bien que ce nouvel ensemble de données n'ait pas encore la précision nécessaire pour permettre de nouvelles détections, il peut aider à prévenir les erreurs d'attribution en mettant en évidence le potentiel de plusieurs espèces moléculaires ayant des codes-barres spectraux similaires, par exemple, en basse résolution avec certains télescopes, l'eau et l'alcool pourraient être indiscernables."
« Les données peuvent également être utilisées pour classer la facilité de détection d'une molécule. Par exemple, contre-intuitivement, les astronomes extraterrestres regardant la Terre trouveraient beaucoup plus facile de détecter 0,04 % de CO
La vie sur les exoplanètes
Quels que soient les résultats du débat sur l'existence de la phosphine dans l'atmosphère de Vénus et les signes potentiels de vie sur la planète, cet ajout récent à la connaissance de ce qui peut être détecté à l'aide de télescopes sera important dans la détection de signes potentiels de vie sur des exoplanètes, des planètes dans d'autres systèmes solaires.
"La seule façon pour nous d'observer les exoplanètes et de voir s'il y a de la vie, c'est d'utiliser les données spectrales collectées par les télescopes, c'est notre seul et unique outil, " dit le Dr McKemmish.
"Notre article fournit une nouvelle approche scientifique pour le suivi de la détection de biosignatures potentielles et est pertinent pour l'étude de l'astrochimie à l'intérieur et à l'extérieur du système solaire, " dit le Dr McKemmish. " D'autres études permettront d'améliorer rapidement la précision des données et d'élargir la gamme de molécules considérées, ouvrant la voie à son utilisation dans les futures détections et identifications de molécules."
Le co-auteur et astronome du CSIRO, le Dr Chenoa Tremblay, affirme que la contribution de l'équipe sera bénéfique à mesure que des télescopes plus puissants seront mis en service dans un proche avenir.
"Cette information est arrivée à un moment critique en astronomie, " elle dit.
"Un nouveau télescope infrarouge appelé James Web Space Telescope doit être lancé plus tard cette année et il sera beaucoup plus sensible et couvrira plus de longueurs d'onde que ses prédécesseurs comme l'observatoire spatial Herschel. Nous aurons besoin de ces informations à un rythme très rapide pour identifier de nouvelles molécules dans les données."
Elle dit que bien que le travail de l'équipe se soit concentré sur les mouvements vibrationnels des molécules détectées avec des télescopes sensibles à la lumière infrarouge, ils travaillent actuellement à étendre la technique aux longueurs d'onde radio également.
"Ce sera important pour les télescopes actuels et nouveaux comme le prochain Square Kilometer Array qui sera construit en Australie occidentale."
