Le méthane pourrait être la première indication détectable de la vie au-delà de la Terre


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  • Si la vie est abondante dans l’univers, le méthane atmosphérique pourrait être le premier signe de vie au-delà de la Terre détectable par les astronomes. Bien que les processus non biologiques puissent générer du méthane, une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’UC Santa Cruz établit un ensemble de circonstances dans lesquelles un cas convaincant pourrait être fait pour l’activité biologique comme source de méthane dans l’atmosphère d’une planète rocheuse.

    Ceci est particulièrement remarquable car le méthane est l’un des rares signes potentiels de vie, ou « biosignatures », qui pourraient être facilement détectables avec le télescope spatial James Webb, qui commencera ses observations plus tard cette année.

    « L’oxygène est souvent considéré comme l’une des meilleures biosignatures, mais il sera probablement difficile à détecter avec JWST », a déclaré Maggie Thompson, étudiante diplômée en astronomie et astrophysique à l’UC Santa Cruz et auteur principal de la nouvelle étude.

    Malgré certaines études antérieures sur les biosignatures du méthane, il n’y avait pas eu d’évaluation à jour et dédiée des conditions planétaires nécessaires pour que le méthane soit une bonne biosignature. « Nous voulions fournir un cadre pour interpréter les observations, donc si nous voyons une planète rocheuse avec du méthane, nous savons quelles autres observations sont nécessaires pour qu’elle soit une biosignature convaincante », a déclaré Thompson.

    Publié le 28 mars dans Actes de l’Académie nationale des sciences, l’étude examine diverses sources non biologiques de méthane et évalue leur capacité à maintenir une atmosphère riche en méthane. Ceux-ci incluent les volcans; les réactions dans des contextes tels que les dorsales médio-océaniques, les cheminées hydrothermales et les zones de subduction tectonique ; et les impacts de comètes ou d’astéroïdes.

    Le cas du méthane en tant que biosignature découle de son instabilité dans l’atmosphère. Étant donné que les réactions photochimiques détruisent le méthane atmosphérique, il doit être régulièrement renouvelé pour maintenir des niveaux élevés.

    « Si vous détectez beaucoup de méthane sur une planète rocheuse, vous avez généralement besoin d’une source massive pour expliquer cela », a déclaré le co-auteur Joshua Krissansen-Totton, Sagan Fellow à l’UCSC. « Nous savons que l’activité biologique crée de grandes quantités de méthane sur Terre, et probablement aussi sur la Terre primitive, car la fabrication de méthane est une chose assez facile à faire métaboliquement. »

    Les sources non biologiques, cependant, ne pourraient pas produire autant de méthane sans générer également des indices observables sur ses origines. Le dégazage des volcans, par exemple, ajouterait à la fois du méthane et du monoxyde de carbone à l’atmosphère, tandis que l’activité biologique a tendance à consommer facilement du monoxyde de carbone. Les chercheurs ont découvert que les processus non biologiques ne peuvent pas facilement produire des atmosphères planétaires habitables riches à la fois en méthane et en dioxyde de carbone et avec peu ou pas de monoxyde de carbone.

    L’étude souligne la nécessité de prendre en compte le contexte planétaire complet dans l’évaluation des biosignatures potentielles. Les chercheurs ont conclu que, pour une planète rocheuse en orbite autour d’une étoile semblable au soleil, le méthane atmosphérique est plus susceptible d’être considéré comme une forte indication de la vie si l’atmosphère contient également du dioxyde de carbone, le méthane est plus abondant que le monoxyde de carbone et extrêmement riche en eau. les compositions planétaires peuvent être exclues.

    « Une molécule ne vous donnera pas la réponse – vous devez prendre en compte le contexte global de la planète », a déclaré Thompson. « Le méthane est une pièce du puzzle, mais pour déterminer s’il y a de la vie sur une planète, vous devez tenir compte de sa géochimie, de la façon dont il interagit avec son étoile et des nombreux processus qui peuvent affecter l’atmosphère d’une planète à des échelles de temps géologiques. »

    L’étude considère une variété de possibilités de « faux positifs » et fournit des lignes directrices pour l’évaluation des biosignatures de méthane.

    « Il y a deux choses qui pourraient mal tourner – vous pourriez mal interpréter quelque chose comme une biosignature et obtenir un faux positif, ou vous pourriez ignorer quelque chose qui est une vraie biosignature », a déclaré Krissansen-Totton. « Avec cet article, nous voulions développer un cadre pour aider à éviter ces deux erreurs potentielles avec le méthane. »

    Il a ajouté qu’il reste encore beaucoup de travail à faire pour bien comprendre les futures détections de méthane. « Cette étude se concentre sur les faux positifs les plus évidents pour le méthane en tant que biosignature », a-t-il déclaré. « Les atmosphères des exoplanètes rocheuses vont probablement nous surprendre, et nous devrons être prudents dans nos interprétations. Les travaux futurs devraient essayer d’anticiper et de quantifier des mécanismes plus inhabituels pour la production de méthane non biologique. »

    Outre Thompson et Krissansen-Totton, les coauteurs de l’article incluent Jonathan Fortney, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’UCSC, Myriam Telus, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à l’UCSC, et Nicholas Wogan à l’Université de Washington, Seattle. Ce travail a été soutenu par la NASA.

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