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Une nouvelle méthode pour détecter de l'oxygène sur des exoplanètes

Une exoplanète (image de synthèse).

La nouvelle technique de détection des collisions de molécules d'oxygène pourrait permettre d'affiner la recherche de vie extraterrestre.

Photo : Getty Images / istock/dottedhippo

Radio-Canada

Des scientifiques ont mis au point une nouvelle méthode permettant de détecter de l'oxygène dans l'atmosphère des exoplanètes. Cette percée pourrait accélérer la recherche de vie extraterrestre.

La clé de cette nouvelle technique? La détection du signal provoqué par la collision entre les molécules d'oxygène dans l'atmosphère de ces planètes situées à l'extérieur de notre système solaire.

Les travaux, réalisés par des chercheurs de la NASA, en collaboration avec l'Université de Californie à Riverside (UC Riverside), ont récemment été publiés dans Nature Astronomy.

On peut y lire que cette technique de détection repose sur un phénomène déjà observé dans l'atmosphère de notre propre planète : lorsque des molécules d'oxygène entrent en collision, elles bloquent une partie du spectre infrarouge de la lumière. En examinant la structure de ce blocage à l'aide d'un télescope, il est donc possible de déterminer la composition de l'atmosphère d'une planète.

Avant nos travaux, nous pensions que les concentrations d'oxygène similaires à celle de la Terre étaient indétectables par le télescope James Webb, mentionne Thomas Fauchez, du Goddard Space Flight Center de la NASA, qui est le principal auteur de l'étude.

Ce signal oxygène est connu depuis le début des années 1980 en raison des études menées sur l'atmosphère terrestre, mais n'avait jamais été étudié dans une perspective de recherche d'exoplanètes.

Le télescope James Webb, planifié depuis une trentaine d'années, possédera des capacités d'observation souvent plusieurs fois supérieures à celles de l'actuel télescope Hubble, en opération depuis 1990.

Son lancement, reporté à de maintes reprises, est maintenant prévu pour la fin mars 2021.

Trouver la vie, une molécule à la fois

La présence d'oxygène dans l'atmosphère est l'un des indicateurs possibles de la présence de vie sur une exoplanète; en effet, sur Terre, ce gaz est produit par des organismes vivants tels que les plantes, les algues et les cyanobactéries, qui utilisent toutes la photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie chimique.

De son côté, l'astrobiologiste à l'UC Riverside Edward Schwieterman avait déjà proposé une méthode similaire pour détecter des concentrations importantes d'oxygène découlant de processus non provoqués par des entités vivantes. Le chercheur a cette fois apporté son aide à la NASA pour calculer la quantité de lumière qui serait bloquée par ces collisions entre molécules d'oxygène.

L'oxygène est l'une des molécules les plus excitantes à détecter en raison de son lien avec la vie, mais nous ne savons pas si la présence de vie est la seule cause de l'apparition d'oxygène dans une atmosphère, dit-il.

Cette méthode nous aidera à trouver de l'oxygène autour de planètes vivantes ou mortes.

Edward Schwieterman, astrobiologiste, UC Riverside

L'illusion de la vie

Certains chercheurs affirment en effet que la présence d'oxygène peut donner l'impression qu'une planète abrite la vie même lorsque ce n'est pas le cas, puisque le gaz peut s'accumuler dans l'atmosphère sans que l'on trouve quelque trace de vie que ce soit.

Ainsi, si une exoplanète est située trop près de son étoile, ou si elle reçoit trop de lumière, son atmosphère devient très chaude et est saturée de vapeur d'eau provenant de l'évaporation des océans. Cette eau serait ensuite déconstruite par les fortes radiations ultraviolettes, et séparées en ses composantes, soit l'hydrogène et l'oxygène.

L'hydrogène, qui est un élément au poids atomique particulièrement faible, s'échappe dans l'atmosphère, laissant l'oxygène derrière lui.

Au bout d'un long moment, des océans entiers pourraient disparaître de cette façon, ne laissant derrière eux que de très grandes quantités d'oxygène dans l'atmosphère, sans qu'on trouve quelque trace de vie que ce soit.

De fait, M. Schwieterman précise que les astronomes ne savent pas encore à quel point ce phénomène d'oxygénation sans formes de vie est répandu.

Il est important de savoir à quel point les planètes mortes peuvent générer de l'oxygène, pour que nous soyons mieux en mesure de déterminer si une planète est vivante, ou pas, affirme-t-il.

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