La chasse à la vie extraterrestre est fondamentalement erronée. Mais il existe une solution.

La chasse à la vie extraterrestre sur des planètes lointaines se déroule peut-être avec un grand angle mort.

En effet, nous ne tenons pas compte de la nature de la lumière provenant de l’étoile hôte elle-même lorsque nous interprétons les signatures chimiques de la vie, ou biosignatures, sur certaines des planètes candidates les plus prometteuses au-delà du système solaire. Si nous ne prenons pas en compte ce facteur crucial, nous pourrions être entraînés dans une course-poursuite à travers le cosmos.

Malgré avoir découvert des milliers d’exoplanètesnous n’avons détecté aucune preuve convaincante de vie extraterrestre sur aucun d’entre eux. Mais astronomie atteint un point où de puissants télescopes peuvent zoomer sur de nombreux mondes potentiellement plus habitables. Les planètes en orbite autour des naines M, qui sont de petites étoiles plus froides que le soleil, sont des cibles particulièrement prometteuses car elles disposent d’une fenêtre d’observation unique. Lorsqu’une planète passe devant l’une de ces étoiles, elle bloque une fraction relativement importante de la lumière de l’étoile, ce qui rend la planète et son atmosphère plus faciles à détecter.

Il y en a aussi beaucoup. Les nains M sont les type d’étoile le plus courant dans la Voie Lactée. Cependant, si nous comprenons mal comment ces étoiles interagissent avec les atmosphères planétaires, nous risquons de mal interpréter l’importance des observations de certaines des planètes les plus prometteuses.

Les biosignatures les plus étudiées sont le méthane, l’oxygène et l’ozone. Sur Terre, ceux-ci sont souvent produits par des processus biologiques, l’ozone agissant comme un indicateur indirect de la présence d’oxygène. Mais même sur notre planète natale, molécules généralement associées à la vie ne sont pas empreintes biologiques sans ambiguïté. Ces molécules peuvent être produites par des processus géologiques et chimiques, ainsi que par des réactions atmosphériques avec la lumière du soleil.

Une détection potentielle de biosignature trouvée ailleurs dans le cosmos est donc un indice et non une preuve de vie. Nous ne pouvons pas interpréter les signaux chimiques provenant d’une planète potentiellement habitable sans comprendre l’étoile qui l’éclaire. Les nains M produisent ultra-violet rayonnement qui peut briser des molécules et déclencher des réactions chimiques dans l’atmosphère d’une planète en orbite. L’intensité et la longueur d’onde du rayonnement influencent la formation et la survie des molécules, ainsi que leur abondance. Deux planètes aux propriétés par ailleurs identiques pourraient développer des atmosphères très différentes simplement parce qu’elles tournent autour d’étoiles avec des émissions ultraviolettes différentes. Le rayonnement d’une étoile pourrait donc faire apparaître le même niveau d’activité biologique plus fort sur une planète que sur une autre, ou faire ressembler la chimie non biologique à la vie. UN étude récente soumis au serveur de préimpression arXiv le 19 août l’a démontré en utilisant des planètes entièrement simulées. Les chercheurs, dirigés par C. Evan Davis, étudiant diplômé en astronomie à l’Université de Californie à Santa Cruz, ont simulé des planètes semblables à la Terre en orbite autour de deux types différents de naines M avec des âges allant de 650 millions à 5 milliards d’années.

L’équipe a étudié des atmosphères ressemblant à celle de la Terre au cours de l’ère préindustrielle riche en oxygène et de l’ère archéenne (il y a environ 4 à 2,5 milliards d’années), au cours de laquelle les premières formes de vie ont émergé mais où l’oxygène atmosphérique était rare. Les modèles ont pris en compte l’émission ultraviolette habituelle, ou « au repos », des étoiles plutôt que les éruptions de courte durée. En modifiant l’âge des étoiles modélisées et le rayonnement ultraviolet tout en gardant les planètes comparables, ils ont étudié comment l’évolution d’une étoile modifiait une atmosphère et les signaux que les astronomes pouvaient observer.

L’une des différences les plus nettes trouvées par l’équipe est apparue dans le méthane. Des planètes simulées avec des atmosphères préindustrielles en orbite autour de naines M vieilles de 5 milliards d’années ont accumulé jusqu’à 10 fois plus de méthane que des planètes équivalentes simulées en orbite autour d’étoiles plus jeunes vieilles de 650 millions d’années. Les signaux de méthane produits dans les données simulées étaient jusqu’à 68 % plus forts pour les anciens systèmes. L’émission UV plus faible de l’ancienne naine M a permis au méthane de survivre plus longtemps et de s’accumuler dans les atmosphères planétaires simulées. Le signal de méthane plus fort pourrait donner l’impression qu’une planète en orbite autour d’une étoile plus ancienne supporte davantage d’activité biologique, alors que cette différence était en réalité causée par l’émission UV de l’étoile hôte.

Un résultat encore plus frappant est venu de l’ozone. Pour les planètes archéennes simulées, semblables à la Terre, pauvres en oxygène et riches en dioxyde de carbone (CO₂), le rayonnement UV plus fort des jeunes naines M brise plus de CO₂. Cela a déclenché des réactions qui ont créé de l’oxygène et de l’ozone sans aucune vie impliquée. Certains modèles d’atmosphères planétaires contenaient plus de 100 000 fois plus d’ozone que les modèles équivalents autour d’étoiles plus anciennes. Un observateur hypothétique pourrait interpréter à tort le signal d’ozone résultant comme une preuve indirecte de la production biologique d’oxygène. L’ozone n’est pas inutile en tant que biosignature, mais ces simulations montrent qu’il ne peut être interprété avec confiance sans connaître l’environnement UV qui a façonné l’atmosphère.

Bien entendu, les astronomes savent déjà qu’une seule molécule ne prouverait pas l’existence de la vie sur une planète. exoplanète. Les chercheurs utilisent des modèles atmosphériques, recherchent des combinaisons de gaz et envisagent des explications non biologiques avant de décrire un signal comme une biosignature potentielle. Ces méthodes restent précieuses pour identifier les planètes les plus prometteuses pour des recherches plus approfondies, même lorsque notre connaissance de leurs étoiles est incomplète. Certains pourraient faire valoir que ces méthodes fournissent une première évaluation suffisamment fiable et que nous devrions réserver des observations stellaires plus détaillées aux candidats les plus solides.

Mais même le meilleur modèle atmosphérique peut nous induire en erreur si le rayonnement stellaire n’est pas correctement pris en compte. Les observations ultraviolettes des naines M restent limitées, c’est pourquoi les chercheurs s’appuient souvent sur des estimations provenant d’étoiles similaires. Cependant, deux naines M qui peuvent paraître similaires peuvent produire des niveaux de rayonnement UV très différents. Les modèles atmosphériques basés sur les mesures stellaires actuellement disponibles peuvent suffire à sélectionner des cibles prometteuses mais pas à décider si l’origine d’un signal est biologique. Reconnaître simplement que la star compte ne suffit pas ; nous avons besoin d’informations précises sur l’étoile spécifique qui héberge la planète.

Ainsi, avant d’orienter nos télescopes vers des exoplanètes prometteuses, nous devons étudier leurs étoiles hôtes. Cela nécessite des observations UV répétées, généralement avec des télescopes ou des instruments différents ou à des périodes différentes de celles que vous utiliseriez pour étudier l’exoplanète. Ces observations peuvent caractériser la façon dont l’émission de l’étoile hôte varie au fil du temps, tandis que de meilleures estimations de l’âge stellaire, qui peuvent être calculées à partir de propriétés telles que la rotation et l’activité magnétique, révéleront l’évolution de ce rayonnement.

Ensuite, une fois que nous commençons à étudier une exoplanète, les biosignatures potentielles doivent être analysées et interprétées à l’aide de modèles informés par des mesures précises de l’étoile hôte. Comme recommandé dans l’étude préliminaire, les astronomes devraient également rechercher des molécules d’accompagnement, telles que le monoxyde de carbone, qui pourraient révéler si l’ozone est issu de réactions entre la lumière et le dioxyde de carbone plutôt que de la biologie. La première découverte convaincante de la vie sur une autre planète dépendra de la compréhension non seulement de cette planète, mais également de l’étoile qui a façonné l’atmosphère que nous observons.

Avis on Live Science vous donne un aperçu des questions scientifiques les plus importantes qui vous affectent ainsi que le monde qui vous entoure aujourd’hui, rédigé par des experts et des scientifiques de premier plan dans leur domaine.

Aidez-nous à améliorer Live Science Pro : Nous essayons toujours d’améliorer notre contenu. Laissez-nous vos commentaires sur Pro ici.