Dans leurs efforts pour trouver des preuves de la vie au-delà de notre système solaire, les scientifiques sont obligés d'adopter ce que l'on appelle l'approche des «fruits bas». Fondamentalement, cela revient à déterminer si les planètes pourraient être "potentiellement habitables" selon qu'elles seraient ou non assez chaudes pour avoir de l'eau liquide à leur surface et des atmosphères denses avec suffisamment d'oxygène.
Ceci est une conséquence du fait que les méthodes existantes pour examiner les planètes éloignées sont en grande partie indirectes et que la Terre n'est qu'une planète que nous connaissons capable de soutenir la vie. Mais que se passe-t-il si les planètes qui ont beaucoup d'oxygène ne sont pas garanties de produire la vie? Selon une nouvelle étude d'une équipe de l'Université Johns Hopkins, cela pourrait très bien être le cas.
Les résultats ont été publiés dans une étude intitulée «Chimie en phase gazeuse des atmosphères exoplanètes fraîches: aperçu des simulations de laboratoire», récemment publiée dans la revue scientifique ACS Terre et espace Chimie. Dans le cadre de leur étude, l'équipe a simulé les atmosphères de planètes extra-solaires dans un environnement de laboratoire pour démontrer que l'oxygène n'est pas nécessairement un signe de vie.
Sur Terre, l'oxygène gazeux constitue environ 21% de l'atmosphère et a émergé à la suite de la photosynthèse, qui a culminé avec le grand événement d'oxygénation (il y a environ 2,45 milliards d'années). Cet événement a radicalement changé la composition de l'atmosphère terrestre, passant d'un composé d'azote, de dioxyde de carbone et de gaz inertes au mélange azote-oxygène que nous connaissons aujourd'hui.
En raison de son importance pour la montée des formes de vie complexes sur Terre, l'oxygène gazeux est considéré comme l'une des biosignatures les plus importantes lors de la recherche d'indications possibles de la vie au-delà de la Terre. Après tout, l'oxygène gazeux est le résultat d'organismes photosynthétiques (tels que les bactéries et les plantes) et est consommé par des animaux complexes comme les insectes et les mammifères.
Mais en fin de compte, il y a beaucoup de choses que les scientifiques ne savent pas sur la façon dont différentes sources d'énergie déclenchent des réactions chimiques et comment ces réactions peuvent créer des biosignatures comme l'oxygène. Alors que les chercheurs ont exécuté des modèles photochimiques sur ordinateur pour prédire quelles atmosphères d'exoplanètes pourraient être en mesure de créer, de réelles simulations dans un environnement de laboratoire faisaient défaut.
L'équipe de recherche a effectué ses simulations à l'aide de la chambre Planetary HAZE (PHAZER) spécialement conçue dans le laboratoire de Sarah Hörst, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à JHU et l'un des principaux auteurs de l'article. Les chercheurs ont commencé par créer neuf mélanges de gaz différents pour simuler les atmosphères d'exoplanètes.
Ces mélanges étaient conformes aux prévisions faites sur les deux types d'exoplanètes les plus courants dans notre galaxie - les Super-Terres et les mini-Neptunes. Conformément à ces prévisions, chaque mélange était composé de dioxyde de carbone, d'eau, d'ammoniac et de méthane, puis a été chauffé à des températures allant de 27 à 370 ° C (80 à 700 ° F).
L'équipe a ensuite injecté chaque mélange dans la chambre PHAZER et les a exposés à l'une des deux formes d'énergie connues pour déclencher des réactions chimiques dans l'atmosphère - le plasma d'un courant alternatif et la lumière ultraviolette. Alors que les anciennes activités électriques simulées comme la foudre ou les particules énergétiques, la lumière UV simulait la lumière du soleil - le principal moteur des réactions chimiques dans le système solaire.
Après avoir exécuté l'expérience en continu pendant trois jours, ce qui correspond à la durée d'exposition des gaz atmosphériques à une source d'énergie dans l'espace, les chercheurs ont mesuré et identifié les molécules résultantes avec un spectromètre de masse. Ce qu'ils ont découvert, c'est que dans plusieurs scénarios, de l'oxygène et des molécules organiques ont été produites. Il s'agit notamment de formaldéhyde et de cyanure d'hydrogène, qui peuvent conduire à la production d'acides aminés et de sucres.
En bref, l'équipe a pu démontrer que l'oxygène gazeux et les matières premières à partir desquelles la vie pouvait émerger pouvaient tous deux être créés par de simples réactions chimiques. Comme l'explique Chao He, l'auteur principal de l'étude:
«Les gens avaient l'habitude de suggérer que l'oxygène et les matières organiques présents ensemble indiquent la vie, mais nous les avons produits de manière abiotique dans plusieurs simulations. Cela suggère que même la coprésence de biosignatures communément acceptées pourrait être un faux positif pour la vie. »
Cette étude pourrait avoir des implications importantes pour la recherche de la vie au-delà de notre système solaire. À l'avenir, les télescopes de nouvelle génération nous donneront la possibilité d'imager des exoplanètes directement et d'obtenir des spectres de leur atmosphère. Lorsque cela se produit, la présence d'oxygène peut devoir être reconsidérée comme un signe potentiel d'habitabilité. Heureusement, il y a encore beaucoup de biosignatures potentielles à rechercher!
