Le monoxyde de carbone pour détecter la vie extraterrestre

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Les détecteurs de monoxyde de carbone dans nos maisons nous avertissent d’une accumulation dangereuse de ce gaz incolore et inodore que nous associons normalement à la mort. Les astronomes, eux aussi, ont généralement supposé qu’une accumulation de monoxyde de carbone dans l’atmosphère d’une planète serait un signe certain de l’absence de vie.

Le monoxyde de carbone pour détecter la vie

Aujourd’hui, une équipe de recherche dirigée par l’UC Riverside soutient le contraire: les détecteurs de monoxyde de carbone célestes peuvent en réalité nous signaler si un monde lointain grouillant de formes de vie simples existe. « Avec le lancement du télescope spatial James Webb dans deux ans, les astronomes seront en mesure d’analyser l’atmosphère de certaines exoplanètes rocheuses », a déclaré Edward Schwieterman, auteur principal de cette étude et boursier post-doctoral de la NASA au département des sciences de la Terre de l’UCR. « Il serait dommage de négliger un monde habité car nous n’avons pas envisagé toutes les possibilités. »

Des modèles informatiques pour identifier deux scénarios

Dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal, l’équipe de Schwieterman a utilisé des modèles informatiques de la chimie dans la biosphère et l’atmosphère pour identifier deux scénarios fascinants dans lesquels le monoxyde de carbone s’accumule facilement dans l’atmosphère des planètes vivantes.

Dans le premier scénario, l’équipe a trouvé des réponses dans le passé profond de notre propre planète. Sur la Terre moderne, riche en oxygène, le monoxyde de carbone ne peut pas s’accumuler car le gaz est rapidement détruit par des réactions chimiques dans l’atmosphère. Mais il y a trois milliards d’années, le monde était très différent. La vie microbienne grouillait déjà dans les océans, mais l’atmosphère était presque dépourvue d’oxygène et le Soleil beaucoup plus sombre.

Les modèles de l’équipe ont révélé que cette ancienne version de la Terre habitée pouvait maintenir des niveaux de monoxyde de carbone d’environ 100 parties par million (ppm) – plusieurs ordres de grandeur augmentant les parties par milliard de traces de gaz dans l’atmosphère. « Cela signifie que nous pouvons nous attendre à des concentrations abondantes de monoxyde de carbone dans l’atmosphère d’exoplanètes habitées mais pauvres en oxygène, qui gravitent autour d’étoiles comme notre propre Soleil », a déclaré Timothy Lyons, l’un des coauteurs de cette étude, et professeur de biogéochimie au département des sciences de la Terre de l’UCR. « C’est un exemple parfait de la mission de notre équipe consistant à utiliser le passé de la Terre comme guide dans la recherche de la vie ailleurs dans l’Univers. »

Un deuxième scénario est encore plus favorable pour l’accumulation de monoxyde de carbone: la photochimie autour d’étoiles naines rouges comme Proxima Centauri, l’étoile la plus proche de notre Soleil à 4,2 années-lumière de nous. Les modèles de l’équipe prévoient que si une planète autour d’une telle étoile était habitée et riche en oxygène, nous devrions nous attendre à ce que l’abondance de monoxyde de carbone soit extrêmement élevée – de quelques centaines de ppm à plusieurs pour cent.

« Compte tenu du contexte astrophysique différent de ces planètes, nous ne devrions pas être surpris de trouver des biosphères microbiennes qui favorisent des niveaux élevés de monoxyde de carbone », a déclaré Schwieterman. « Cependant, ce ne seraient certainement pas de bons endroits pour la vie humaine ou animale telle que nous la connaissons sur Terre. »

Des planètes rocheuses dans la zone habitable de Proxima Centauri

Des planètes rocheuses de la taille de la Terre ont été découvertes en orbite autour de la zone habitable de Proxima Centauri et d’autres étoiles similaires, ce qui signifie qu’il pourrait y avoir une abondance relative en l’eau liquide sur ces planètes, qui est un ingrédient essentiel à la vie. De telles planètes devraient faire l’objet d’une caractérisation plus poussée par le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour mars 2021.

Cette étude en cours est l’un des éléments d’un vaste effort de préparation de ces futures missions en répertoriant différentes combinaisons de gaz atmosphériques susceptibles de témoigner d’un monde habité, appelées gaz de biosignature. Certains gaz, tels que le monoxyde de carbone, avaient déjà été proposés comme «antibiosignatures» – la preuve qu’une planète n’est pas habitée s’il est détectable à distance avec une abondance suffisante. Mais ces hypothèses ne s’appliquent que dans des cas spécifiques.

Le monoxyde de carbone sur les exoplanètes de type terrestre

« Bien que d’autres études aient été faites à partir de la modélisation photochimique des exoplanètes incluant du monoxyde de carbone, personne ne s’était concentré de manière aussi systématique sur le monoxyde de carbone sur les exoplanètes de type terrestre », a déclaré Schwieterman. « Nous disposons maintenant d’un guide pour déterminer les niveaux de monoxyde de carbone compatibles avec une biosphère photosynthétique. »

Source : University of California Riverside
Crédit photo sur Unsplash : Alexander Andrews

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