Le prochain grand télescope spatial pourrait détecter des niveaux d'oxygène semblables à ceux de la Terre sur les exoplanètes

Exoplanète aquifère contenant de l'oxygène. NASA/GSFC/Friedlander-Griswold

Les scientifiques conviennent généralement que la meilleure stratégie pour trouver une vie extraterrestre est de rechercher un monde qui a des conditions similaires à celles de la Terre, y compris l'oxygène atmosphérique qui pourrait être produit par des organismes exécutant la photosynthèse. Mais les instruments actuels utilisés pour étudier les exoplanètes potentiellement habitables sont terriblement mal équipés pour trouver de telles biosignatures.

Maintenant, une nouvelle étude suggère que dans un peu plus d'un an, nous pourrions être sur la bonne voie pour réduire la recherche de vie sur un autre monde.

Il y a peu de questions plus importantes que « La vie existe-t-elle sur des planètes autres que la Terre ? », déclare le co-auteur de l'étude Edward Schwieterman, de l'Université de Californie. En raison du lien entre l'oxygène et la vie sur Terre, nous savons qu'il est important de rechercher sur les exoplanètes.

L'étude, dirigée par des scientifiques de la NASA et Publié dans Astronomie naturelle aujourd'hui, met en évidence une nouvelle façon intrigante que le prochain télescope spatial James Webb pourrait être utilisé pour détecter et mesurer l'oxygène sur les exoplanètes. Le télescope, qui devait être lancé en 2021 après un certain nombre de retards, devait toujours être chargé d'étudier l'oxygène des exoplanètes, mais ces nouvelles découvertes étendent ces capacités d'une manière que personne n'avait imaginée auparavant.

De plus, cette nouvelle technique pourrait nous aider à mieux déterminer la quantité d'oxygène contenue dans un autre monde. Si une planète a des niveaux d'oxygène similaires à ceux de la Terre, cela soulève la possibilité que ces niveaux puissent également être déterminés par la biologie. (Bien que cela n'élimine certainement pas origines non biologiques de cet oxygène .)

Avant cette étude, les scientifiques avaient identifié trois longueurs d'onde majeures sur le spectre électromagnétique (une dans le spectre visible et deux dans le proche infrarouge) qui pouvaient être observées afin d'identifier la présence d'oxygène. Mais à des concentrations élevées, comme celles sur Terre, les molécules d'oxygène s'écrasent beaucoup plus fréquemment. Ces collisions émettent des signaux qui ne peuvent pas être observés à l'aide de ces trois longueurs d'onde, ce qui les rend impropres à l'identification de niveaux d'oxygène plus denses et plus abondants qui seraient plus probablement associés à une activité biologique.

La nouvelle étude identifie une longueur d'onde au niveau de l'infrarouge moyen qui peut être utilisée pour détecter les collisions des molécules d'oxygène à la fois avec l'oxygène et avec d'autres molécules de gaz. Les auteurs de l'étude suggèrent que le spectromètre à basse résolution à instrument infrarouge moyen (MIRI LRS) du JWST pourrait rechercher de l'oxygène à cette longueur d'onde autour des exoplanètes qui transitent par leurs étoiles hôtes.

Cette méthode nous permettrait potentiellement de détecter des niveaux d'oxygène comparables à ceux de la Terre dans de nombreux systèmes stellaires à moins de 16 années-lumière. Dans des systèmes plus éloignés, il serait capable de détecter des niveaux plusieurs fois supérieurs à ceux de la Terre.

Puisque nous pouvons également détecter l'oxygène qui entre en collision avec d'autres molécules de gaz, la méthode devrait nous permettre d'en savoir plus sur la chimie atmosphérique dans son ensemble, et si elle est propice à la vie ou peut avoir été façonnée par la vie extraterrestre passée ou présente. Par exemple, Schwieterman souligne que les caractéristiques de l'oxygène mesurées aux côtés du méthane atmosphérique suggéreraient des processus biochimiques à la surface similaires à ceux que l'on trouve sur Terre.

Schwieterman suggère que les meilleures exoplanètes à étudier avec cette technique sont les étoiles naines M en orbite, ce qui place les planètes du système TRAPPIST-1 en tête de liste. À quarante années-lumière, TRAPPIST-1 possède plusieurs exoplanètes qui pourraient abriter la vie, dont trois qui se trouvent juste dans la zone habitable. À tout le moins, nous pouvons utiliser la bande infrarouge moyen pour déterminer si l'oxygène que nous avons repéré sur une exoplanète lointaine est quelque chose qui nous passionne.

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