Des physiciens de l'ETH Zurich et de l'Université de Zurich ont voulu savoir si la mission spatiale LIFE prévue pouvait réellement détecter des traces de vie sur d'autres planètes. Oui, c'est possible, affirment les chercheurs, grâce aux observations de notre propre planète.
Cela a été démontré dans une étude menée par l’Institut de physique des particules et d’astrophysique de l’ETH Zurich. Bien entendu, l’intention des chercheurs n’était pas de répondre à la question de savoir si la vie était possible sur Terre elle-même. Au lieu de cela, ils ont utilisé la Terre comme exemple pour prouver que la mission spatiale prévue LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) peut être un succès et que la procédure de mesure prévue fonctionne.
Avec un réseau de cinq satellites, l'initiative internationale LIFE menée par l'ETH Zurich espère un jour détecter des traces de vie sur les exoplanètes. Il vise à entreprendre une étude plus détaillée des exoplanètes semblables à la Terre, des planètes rocheuses similaires à la Terre en termes de taille et de température, mais orbitant autour d'autres étoiles.
Le plan est de positionner cinq satellites plus petits dans l’espace à proximité du télescope spatial James Webb. Ensemble, ces satellites formeront un grand télescope qui agira comme un interféromètre pour capter le rayonnement thermique infrarouge des exoplanètes. Le spectre de la lumière peut alors être utilisé pour déduire la composition de ces exoplanètes et leurs atmosphères. "Notre objectif est de détecter dans le spectre lumineux des composés chimiques qui suggèrent la vie sur les exoplanètes", explique Sascha Quanz, qui dirige l'initiative LIFE.
Dans l'étude qui vient d'être publiée dans The Astrophysical Journal , les chercheurs Jean-Noël Mettler, Björn S. Konrad, Sascha P. Quanz et Ravit Helled ont étudié dans quelle mesure une mission LIFE pouvait caractériser l'habitabilité d'une exoplanète. À cette fin, ils ont décidé de traiter la Terre comme s'il s'agissait d'une exoplanète et de faire des observations sur notre planète natale.
Ce qui est unique dans cette étude, c'est que l'équipe a testé les capacités de la future mission LIFE sur des spectres réels plutôt que simulés. En utilisant les données de l'un des appareils de mesure atmosphérique du satellite d'observation Aqua Earth de la NASA, ils ont généré les spectres d'émission de la Terre dans la gamme infrarouge moyen, comme cela pourrait être enregistré dans les futures observations d'exoplanètes.
Deux considérations étaient au cœur du projet. Premièrement, si un grand télescope spatial observait la Terre depuis l’espace, quel type de spectre infrarouge enregistrerait-il ? Étant donné que la Terre serait observée à une grande distance, elle ressemblerait à un point sans prétention, sans éléments reconnaissables tels que la mer ou les montagnes. Cela signifie que les spectres seraient alors des moyennes spatiales et temporelles qui dépendraient des vues de la planète que le télescope capturerait et pendant combien de temps.
De là, les physiciens ont dérivé la deuxième considération de leur étude :si ces spectres moyennés étaient analysés pour obtenir des informations sur l'atmosphère terrestre et les conditions de la surface, de quelles manières les résultats dépendraient-ils de facteurs tels que la géométrie d'observation et les fluctuations saisonnières ?
Les chercheurs ont considéré trois géométries d'observation (les deux vues depuis les pôles et une vue équatoriale supplémentaire) et se sont concentrés sur les données enregistrées en janvier et juillet pour tenir compte des plus grandes variations saisonnières.
La principale conclusion de l’étude est encourageante. Si un télescope spatial comme LIFE observait la planète Terre, il trouverait des signes d’un monde tempéré et habitable. L'équipe a pu détecter des concentrations de gaz atmosphériques CO2 , l'eau, l'ozone et le méthane dans le spectre infrarouge de l'atmosphère terrestre, ainsi que les conditions de surface qui favorisent la présence d'eau. Les preuves de la présence d'ozone et de méthane sont particulièrement importantes car ces gaz sont produits par la biosphère terrestre.
Ces résultats sont indépendants de la géométrie d’observation, comme l’ont montré les chercheurs. C'est une bonne nouvelle, car la géométrie exacte des observations futures d'exoplanètes semblables à la Terre sera probablement inconnue.
Toutefois, lorsque l’on compare les fluctuations saisonnières, le résultat est moins révélateur. "Même si la saisonnalité atmosphérique n'est pas facile à observer, notre étude montre que les missions spatiales de nouvelle génération seront capables d'évaluer si les exoplanètes tempérées proches de la Terre sont habitables ou même habitées", explique Quanz.
Plus d'informations : Jean-Noël Mettler et al, La Terre comme exoplanète. III. Utilisation des spectres d'émission thermique empiriques comme entrée pour la récupération atmosphérique d'une exoplanète jumelle de la Terre, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad198b
Informations sur le journal : Journal d'astrophysique
Fourni par l'ETH Zurich
