La recherche d'une vie extraterrestre est sans aucun doute l'une des entreprises scientifiques les plus profondes de notre temps. Si la vie biologique extraterrestre se trouve près d'un autre monde près d'une autre étoile, nous apprendrons enfin que la vie en dehors de notre système solaire est possible. Trouver des traces de biologie extraterrestre dans des mondes lointains est extrêmement difficile. Mais les astronomes développent de nouvelles techniques qui seront utilisées par de puissants télescopes de nouvelle génération pour mesurer avec précision la matière dans les atmosphères d'exoplanètes. L'espoir, bien sûr, est de trouver des preuves de la vie extraterrestre.
La recherche d'exoplanètes a récemment fait l'objet de beaucoup d'attention, en partie grâce à la découverte de sept petits mondes extraterrestres en orbite autour d'une petite étoile, la naine rouge TRAPPIST-1. Trois de ces exoplanètes orbitent dans la zone potentiellement habitable de l'étoile. Autrement dit, dans une zone proche d'une étoile dans laquelle il ne sera ni trop chaud ni trop froid pour que l'eau existe sous forme liquide.
Partout sur Terre, là où il y a de l'eau liquide, il y a de la vie, donc si au moins un des mondes potentiellement habités de TRAPPIST-1 possède de l'eau, il peut y avoir de la vie dessus.
Mais le potentiel de vie de TRAPPIST-1 reste une pure spéculation. Malgré le fait que cet étonnant système stellaire soit situé dans l'arrière-cour de notre galaxie, nous n'avons aucune idée si l'eau existe dans l'atmosphère de l'un de ces mondes. On ne sait même pas s'ils ont une atmosphère. Tout ce que nous savons, c'est depuis combien de temps les exoplanètes sont en orbite et quelles sont leurs dimensions physiques.
«La première découverte de biosignatures dans d'autres mondes peut être l'une des découvertes scientifiques les plus importantes de nos vies», déclare Garrett Rouen, astronome au California Institute of Technology. "Ce sera une étape majeure pour répondre à l'une des plus grandes questions de l'humanité: sommes-nous seuls?"
Rouen travaille au laboratoire de technologie exoplanétaire Caltech, ET Lab, qui développe de nouvelles stratégies pour trouver des biosignatures exoplanétaires telles que les molécules d'oxygène et de méthane. En règle générale, des molécules comme celles-ci réagissent activement avec d'autres produits chimiques, se désintégrant rapidement dans l'atmosphère planétaire. Par conséquent, si les astronomes trouvent une «empreinte digitale» spectroscopique du méthane dans l'atmosphère de l'exoplanète, cela peut signifier que des processus biologiques exotiques sont responsables de sa production.
Malheureusement, nous ne pouvons pas simplement prendre le télescope le plus puissant du monde et le pointer vers TRAPPIS-1 pour voir si les atmosphères de ces planètes contiennent du méthane.
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«Pour détecter des molécules dans les atmosphères d'exoplanètes, les astronomes doivent être capables d'analyser la lumière de la planète sans être complètement aveuglés par la lumière d'une étoile proche», explique Rouen.
Heureusement, les étoiles naines rouges (ou naines M) comme TRAPPIST-1 sont froides et pâles, le problème sera donc moins grave. Et comme ces étoiles sont le type d'étoiles le plus répandu dans notre galaxie, les scientifiques accordent beaucoup d'attention aux naines rouges dans leur recherche de découvertes.
Les astronomes utilisent un instrument connu sous le nom de coronographe pour isoler la lumière des étoiles réfléchie par une exoplanète. Dès que le coronographe capte la faible lumière de l'exoplanète, un spectromètre à basse résolution analyse les empreintes chimiques de ce monde. Malheureusement, cette technologie se limite à étudier uniquement les plus grandes exoplanètes en orbite loin de leurs étoiles.
Les nouvelles méthodes d'ET Lab utilisent un coronographe, des fibres optiques et un spectromètre haute résolution qui travaillent ensemble pour mettre en évidence la lueur de l'étoile et capturer une empreinte chimique détaillée de n'importe quel monde sur son orbite. Cette technique est connue sous le nom de coronographie à haute dispersion (HDC) et a le potentiel de révolutionner notre compréhension de la diversité des atmosphères exoplanétaires. Un travail sur ce sujet a été publié dans The Astronomy Journal.
«Ce qui rend le HDC si puissant, c'est qu'il peut révéler la signature spectrale d'une planète même lorsqu'elle est enterrée dans la lumière vive d'une étoile», explique Rouen. "Cela permet de détecter des molécules dans les atmosphères des planètes qui sont extrêmement difficiles à visualiser."
"L'astuce consiste à diviser la lumière en plusieurs signaux et à créer ce que les astronomes appellent un spectre à haute résolution qui aide à distinguer la signature de la planète du reste de la lumière des étoiles."
Tout ce dont vous avez besoin maintenant est un télescope puissant pour connecter le système.
À la fin des années 2020, le télescope de trente mètres deviendra le plus grand télescope optique au sol au monde et, lorsqu'il est utilisé en conjonction avec le HDC, les astronomes pourront explorer les atmosphères de mondes potentiellement habitables en orbite autour de naines rouges.
«Trouver de l'oxygène et du méthane dans les atmosphères des planètes terrestres en orbite autour de naines M comme Proxima Centauri b par le télescope de trente mètres sera extrêmement excitant», dit Rouen. "Nous avons encore beaucoup à apprendre sur l'habitabilité potentielle de ces planètes, mais il se peut bien que ces planètes se révèlent être similaires à la Terre."
On estime qu'il y a 58 milliards de naines rouges dans notre galaxie, et la plupart d'entre elles sont connues pour avoir des planètes. Ainsi, lorsque le télescope de trente mètres sera mis en service, les astronomes pourront trouver beaucoup de choses auparavant inaccessibles.
En 2016, des astronomes ont découvert une exoplanète de la taille de la Terre en orbite autour du nain M le plus proche de la Terre, Proxima Centauri. Proxima b orbite également dans la zone potentiellement habitable de son étoile, ce qui en fait une cible de choix pour la recherche d'une vie extraterrestre. À seulement quatre années-lumière, Proxima b nous taquine littéralement avec l'opportunité de le visiter dans le futur.
ILYA KHEL
