Les cinq satellites de la mission LIFE sont connectés pour former un grand télescope spatial. Crédit: ETH Zurich / initiative LIFE
La vie est effectivement possible sur Terre. Cela a été démontré dans une étude menée par l’Institut de physique des particules et d’astrophysique de l’ETH Zurich. Bien entendu, l’intention des chercheurs n’était pas de répondre à la question elle-même. Au lieu de cela, ils ont utilisé la Terre comme exemple pour prouver que la mission spatiale prévue LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) peut être un succès – et que la procédure de mesure prévue fonctionne.
À la recherche de la vie
Avec un réseau de cinq satellites, l'initiative internationale LIFE menée par l'ETH Zurich espère un jour détecter des traces de vie sur les exoplanètes. Il vise à entreprendre une étude plus détaillée des exoplanètes semblables à la Terre – des planètes rocheuses qui sont similaires à la Terre en taille et en température mais qui gravitent autour d’autres étoiles.
Le plan consiste à positionner cinq satellites plus petits dans l'espace à proximité du Télescope spatial James Webb. Ensemble, ces satellites formeront un grand télescope qui agira comme un interféromètre pour capter le rayonnement thermique infrarouge des exoplanètes. Le spectre de la lumière peut alors être utilisé pour déduire la composition de ces exoplanètes et leurs atmosphères. «Notre objectif est de détecter dans le spectre lumineux des composés chimiques qui suggèrent la vie sur les exoplanètes», explique Sascha Quanz, responsable de l'initiative LIFE.
La Terre comme un point sans prétention
Dans l'étude qui vient d'être publiée dans Le Journal d'astrophysiqueles chercheurs Jean-Noël Mettler, Björn S. Konrad, Sascha P. Quanz et Ravit Helled ont étudié dans quelle mesure une mission LIFE pouvait caractériser un exoplanètel'habitabilité. À cette fin, ils ont décidé de traiter la Terre comme s’il s’agissait d’une exoplanète et de faire des observations sur notre planète natale.
Ce qui est unique dans cette étude, c'est que l'équipe a testé les capacités de la future mission LIFE sur des spectres réels plutôt que simulés. En utilisant les données de l'un des appareils de mesure atmosphérique sur NASALe satellite d'observation Aqua Earth d'Aqua Earth a généré les spectres d'émission de la Terre dans la gamme infrarouge moyen, comme cela pourrait être enregistré lors des futures observations d'exoplanètes.
Deux considérations étaient au cœur du projet. Premièrement, si un grand télescope spatial observait la Terre depuis l’espace, quel type de spectre infrarouge enregistrerait-il ? Étant donné que la Terre serait observée à une grande distance, elle ressemblerait à un point sans prétention, sans éléments reconnaissables tels que la mer ou les montagnes. Cela signifie que les spectres seraient alors des moyennes spatiales et temporelles qui dépendraient des vues de la planète que le télescope capturerait et pendant combien de temps.
Comment la perspective et les saisons affectent-elles les observations ?
De là, les physiciens ont tiré la deuxième considération de leur étude : si ces spectres moyennés étaient analysés pour obtenir des informations sur l'atmosphère terrestre et les conditions de surface, de quelle manière les résultats dépendraient-ils de facteurs tels que la géométrie d'observation et les fluctuations saisonnières ?
Les chercheurs ont considéré trois géométries d'observation – les deux vues depuis les pôles et une vue équatoriale supplémentaire – et se sont concentrés sur les données enregistrées en janvier et juillet pour tenir compte des plus grandes variations saisonnières.
Identification réussie en tant que planète habitable
La principale conclusion de l'étude est encourageante : si un télescope spatial comme LIFE observait la planète Terre à une distance d'environ 30 années-lumière, il trouverait des signes d'un monde tempéré et habitable. L'équipe a pu détecter des concentrations de gaz atmosphériques CO2, l'eau, l'ozone et le méthane dans le spectre infrarouge de l'atmosphère terrestre, ainsi que les conditions de surface qui favorisent la présence d'eau. Les preuves de la présence d'ozone et de méthane sont particulièrement importantes car ces gaz sont produits par la biosphère terrestre.
Ces résultats sont indépendants de la géométrie d’observation, comme l’ont montré les chercheurs. C’est une bonne nouvelle, car la géométrie exacte des futures observations d’exoplanètes semblables à la Terre sera probablement inconnue.
Toutefois, lorsque l’on compare les fluctuations saisonnières, le résultat est moins révélateur. « Même si la saisonnalité atmosphérique n'est pas facile à observer, notre étude démontre que les missions spatiales de nouvelle génération peuvent évaluer si les exoplanètes terrestres tempérées proches sont habitables ou même habitées », explique Quanz.
