La recherche de planètes extrasolaires connaît actuellement un changement sismique. Avec le déploiement du télescope spatial Kepler et du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), les scientifiques ont découvert des milliers d'exoplanètes, dont la plupart ont été détectées et confirmées à l'aide de méthodes indirectes.
Mais ces dernières années, et avec le lancement du télescope spatial James Webb (JWST), le domaine s'est orienté vers celui de la caractérisation. Dans ce processus, les scientifiques s'appuient sur les spectres d'émission des atmosphères des exoplanètes pour rechercher les signatures chimiques que nous associons à la vie (biosignatures).
Cependant, il existe une certaine controverse quant aux types de signatures que les scientifiques devraient rechercher. Essentiellement, l'astrobiologie utilise la vie sur Terre comme modèle lors de la recherche d'indications de vie extraterrestre, un peu comme la façon dont les chasseurs d'exoplanètes utilisent la Terre comme norme pour mesurer « l'habitabilité ».
Mais comme de nombreux scientifiques l’ont souligné, la vie sur Terre et son environnement naturel ont considérablement évolué au fil du temps. Dans un article récent publié sur arXiv serveur de prépublication, une équipe internationale a démontré comment les astrobiologistes pouvaient rechercher la vie sur TRAPPIST-1e en se basant sur ce qui existait sur Terre il y a des milliards d'années.
L'équipe était composée d'astronomes et d'astrobiologistes du Global Systems Institute, ainsi que des départements de physique et d'astronomie, de mathématiques et de statistiques, ainsi que des sciences naturelles de l'Université d'Exeter. Ils ont été rejoints par des chercheurs de l'École des sciences de la terre et de l'océan de l'Université de Victoria et du Musée d'histoire naturelle de Londres.
L'article décrivant leurs découvertes, intitulé "Biosignatures from pre-oxygen photosynthesizing life on TRAPPIST-1e", sera publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. .
Le système TRAPPIST-1 est au centre de l'attention depuis que les astronomes ont confirmé la présence de trois exoplanètes en 2016, qui est passée à sept l'année suivante. En tant que l’un des nombreux systèmes dotés d’une étoile mère de type M (naine rouge) de faible masse et plus froide, des questions restent en suspens quant à savoir si l’une de ses planètes pourrait être habitable. Cela concerne en grande partie la nature variable et instable des naines rouges, qui sont sujettes aux éruptions cutanées et peuvent ne pas produire suffisamment de photons nécessaires pour alimenter la photosynthèse.
Avec autant de planètes rocheuses trouvées en orbite autour de soleils nains rouges, y compris l'exoplanète la plus proche de notre système solaire (Proxima b), de nombreux astronomes pensent que ces systèmes seraient l'endroit idéal pour rechercher la vie extraterrestre. Dans le même temps, ils ont également souligné que ces planètes devraient avoir une atmosphère épaisse, des champs magnétiques intrinsèques, des mécanismes de transfert de chaleur suffisants, ou tout ce qui précède. Déterminer si les exoplanètes possèdent ces conditions préalables à la vie est quelque chose que le JWST et d'autres télescopes de nouvelle génération, comme le télescope extrêmement grand (ELT) proposé par l'ESO, devraient permettre.
Mais même avec ces instruments et d’autres de nouvelle génération, la question reste de savoir quelles biosignatures nous devrions rechercher. Comme indiqué, notre planète, son atmosphère et toute vie telle que nous la connaissons ont considérablement évolué au cours des 4 derniers milliards d’années. Au cours de l'Éon archéen (il y a environ 4 à 2,5 milliards d'années), l'atmosphère terrestre était principalement composée de dioxyde de carbone, de méthane et de gaz volcaniques, et il n'existait guère plus que des micro-organismes anaérobies. Ce n'est qu'au cours des 1,62 derniers milliards d'années que la première vie multicellulaire est apparue et a évolué jusqu'à sa complexité actuelle.
De plus, le nombre d’étapes évolutives (et leur difficulté potentielle) nécessaires pour atteindre des niveaux de complexité plus élevés signifie que de nombreuses planètes pourraient ne jamais développer de vie complexe. Ceci est cohérent avec l’hypothèse du Grand Filtre, selon laquelle si la vie est courante dans l’univers, la vie avancée ne l’est peut-être pas. En conséquence, de simples biosphères microbiennes similaires à celles qui existaient à l’Archéen pourraient être les plus courantes. La clé est donc de mener des recherches qui permettraient d'isoler les biosignatures compatibles avec la vie primitive et les conditions communes à la Terre il y a des milliards d'années.
Comme l'explique le Dr Jake Eager-Nash, chercheur postdoctoral à l'Université de Victoria et auteur principal de l'étude, à Universe Today par courrier électronique :
"Je pense que l'histoire de la Terre fournit de nombreux exemples de ce à quoi pourraient ressembler les exoplanètes habitées, et il est important de comprendre les biosignatures dans le contexte de l'histoire de la Terre, car nous n'avons aucun autre exemple de ce à quoi ressemblerait la vie sur d'autres planètes. Au cours de l'Archéen, quand On pense que la vie est apparue pour la première fois, il s'est écoulé une période d'environ un milliard d'années avant que la photosynthèse productrice d'oxygène n'évolue et devienne le producteur primaire dominant, les concentrations d'oxygène étaient très faibles. Ainsi, si les planètes habitées suivent une trajectoire similaire à celle de la Terre, elles. pourrait passer beaucoup de temps dans une période comme celle-ci sans biosignatures d'oxygène et d'ozone, il est donc important de comprendre à quoi ressemblent les biosignatures archéennes. "
Pour leur étude, l’équipe a élaboré un modèle prenant en compte les conditions archéennes et la manière dont la présence de premières formes de vie consommerait certains éléments tout en en ajoutant d’autres. Cela a donné un modèle dans lequel de simples bactéries vivant dans les océans consomment des molécules comme l'hydrogène (H) ou le monoxyde de carbone (CO), créant ainsi des glucides comme source d'énergie et du méthane (CH4 ) comme déchet. Ils ont ensuite étudié comment les gaz seraient échangés entre l'océan et l'atmosphère, conduisant à des concentrations plus faibles de H et de CO et à des concentrations plus élevées de CH4. . Eager-Nash a déclaré :
"On pense que les biosignatures de type archéen nécessitent la présence de méthane, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, ainsi que l'absence de monoxyde de carbone. En effet, la vapeur d'eau vous indique qu'il y a de l'eau, alors qu'une atmosphère contenant les deux le méthane et le monoxyde de carbone indiquent que l'atmosphère est en déséquilibre, ce qui signifie que ces deux espèces ne devraient pas exister ensemble dans l'atmosphère, car la chimie atmosphérique les convertirait toutes en l'autre, à moins qu'il n'y ait quelque chose, comme la vie, qui maintienne ce déséquilibre. . L'absence de monoxyde de carbone est importante car on pense que la vie évoluera rapidement vers une façon de consommer cette source d'énergie. "
Lorsque la concentration de gaz est plus élevée dans l’atmosphère, le gaz se dissout dans l’océan, reconstituant l’hydrogène et le monoxyde de carbone consommés par les formes de vie simples. À mesure que les niveaux de méthane produit biologiquement augmentent dans l’océan, il sera rejeté dans l’atmosphère, où une chimie supplémentaire se produira, et différents gaz seront transportés autour de la planète. À partir de là, l'équipe a obtenu une composition globale de l'atmosphère pour prédire quelles biosignatures pourraient être détectées.
"Ce que nous avons découvert, c'est que le monoxyde de carbone est probablement présent dans l'atmosphère d'une planète de type archéen en orbite autour d'un nain M", a déclaré Eager-Nash. "C'est parce que l'étoile hôte est à l'origine d'une chimie qui conduit à des concentrations de monoxyde de carbone plus élevées par rapport à une planète en orbite autour du soleil, même si ce [composé] consomme la vie."
Pendant des années, les scientifiques ont réfléchi à la manière dont une zone habitable circumsolaire (CHZ) pourrait être étendue pour inclure des conditions semblables à celles de la Terre provenant de périodes géologiques précédentes. De même, les astrobiologistes se sont efforcés d’élargir leur champ d’application aux types de biosignatures associées à des formes de vie plus anciennes (telles que les organismes photosynthétiques rétiniens). Dans cette dernière étude, Eager-Nash et ses collègues ont établi une série de biosignatures (eau, monoxyde de carbone et méthane) qui pourraient conduire à la découverte de la vie sur des planètes rocheuses de l'ère archéenne en orbite autour de soleils semblables à des soleils et de naines rouges. /P>
Plus d'informations : Jake K. Eager-Nash et al, Biosignatures de la vie photosynthétique pré-oxygène sur TRAPPIST-1e, arXiv (2024). DOI :10.48550/arxiv.2404.11611
Informations sur le journal : arXiv , Avis mensuels de la Royal Astronomical Society
Fourni par Universe Today
