Ce n'est pas parce que nous pouvons trouver l'ozone dans l'atmosphère d'autres planètes qu'il y a de la vie. L'ozone est un signe de vie sur terre, mais sa détection sur Vénus montre qu'elle peut également être produite abiotiquement. Cela indique qu'il existe différentes voies pour sa création, non seulement sur Vénus mais aussi sur d'autres exoplanètes de type Vénus.
Nous savons que l'ozone dans l'atmosphère de la Terre est une biosignature parce que nous connaissons l'histoire de la Terre. La vie n'a peut-être commencé que quatre ou cinq cents millions d'années après sa formation. Au début, la vie était limitée aux océans. La terre sèche était interdite pour la vie simple de la Terre parce que le rayonnement UV du soleil a fait exploser la surface sans entrave.
Puis quelque chose a changé il y a environ trois milliards d'années: les organismes photosynthétiques sont apparus.
Ces organismes ont produit un excès d'oxygène dans le cadre de leur schéma de génération d'énergie, le libérant dans l'atmosphère. L'oxygène est très réactif, et au début, il s'est combiné avec des éléments de la croûte terrestre, formant des minéraux. Maintenant, l'oxygène est l'élément le plus abondant de la croûte terrestre. Lorsque nous avons miné des choses comme le fer et le titane, nous minies leurs oxydes.
La croûte de la Terre a absorbé l'oxygène pendant longtemps. Puis, il y a environ 2,5 milliards d'années, le grand événement d'oxygénation a commencé. Le Goe a vu la montée de l'oxygène libre dans les mers peu profondes de la Terre et l'atmosphère. L'apparition de la couche d'ozone est une conséquence directe du Goe.
Comme oxygène moléculaire (o2) est apparu dans l'atmosphère, il a été exposé à la puissante énergie UV du soleil. En raison de la photodissociation, les molécules ont été séparées en atomes séparés (O).
Étant donné que les atomes d'oxygène sont réactifs, ils se combinent rapidement avec O2 molécules pour former l'ozone (o3). Le processus est continu, créant et détruisant constamment l'ozone et diminuant la quantité d'UV qui peut atteindre la surface de la Terre. Avec la couche d'ozone en place, la vie a pu coloniser les terres.
Avec l'histoire de la Terre comme toile de fond, la détection de l'ozone dans l'atmosphère de Vénus a suscité un intérêt significatif. L'ozone était considérée comme une biosignature atmosphérique, en particulier lorsqu'elle est trouvée aux côtés de la vapeur d'eau et de l'oxygène.
Le vaisseau spatial Venus Express de l'ESA a orbité Vénus pendant près de huit ans jusqu'à la fin de sa mission en 2014. Il a détecté l'ozone dans la mésosphère de Vénus, une région de transition entre la troposphère et la thermosphère de la planète. La mésosphère est connue pour être dynamique, avec des processus photochimiques, des modèles de vent complexes et des variations de température.
L'ozone a été signalé pour la première fois dans un article de 2011 et a été soumis à plus d'analyse dans un article de 2021. Aucun des deux articles n'a affirmé que sa présence indiquait la vie sur Vénus.
Cependant, les scientifiques ont considéré l'ozone comme une biosignature et un moyen de différencier les différents types d'exoplanètes. Le problème est que les atmosphères en forme de terre et ressemblant à des Vénus peuvent sembler similaires à une grande distance, et les deux sont dans la zone habitable du soleil. À cet égard, l'ozone était considérée comme un bon moyen de les distinguer.
Nouvelles recherches publiées dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society montre que l'ozone et l'ozone de Vénus dans les atmosphères des planètes dans les zones habitables des étoiles éloignées ne sont pas des indicateurs de vie fiables.
L'étude est intitulée «Ozone abiotique dans les atmosphères observables de Vénus et d'exoplanètes de type Vénus», et l'auteur principal est Robb Calder, un doctorat. Étudiant à l'Institut d'astronomie de l'Université de Cambridge.
« L'ozone est une biosignature potentielle et un désambiguinateur entre les exoplanètes en forme de terre et de type Vénus en raison de son association sur Terre avec de l'oxygène (O) produit par photosynthétique », écrivent les auteurs. « Cependant, l'existence de l'ozone dans l'atmosphère observable de Vénus, une planète sans vie connue, soulève la possibilité de faux positifs de biosignature d'ozone sur des exoplanètes de type Vénus. »
Dans leurs recherches, les auteurs ont utilisé un modèle photochimique pour étudier l'ozone dans la mésosphère de Vénus. La question au cœur de l'étude est: y a-t-il d'autres voies chimiques qui créent de l'ozone, non seulement sur Vénus mais aussi sur les exoplanètes?
L'atmosphère de Vénus ne contient que de petites traces d'ozone. « O3 a été détecté au-dessus de la couche de nuages de Vénus à des concentrations allant de 0,1-1 ppm « , les auteurs écrivent. L'ozone a été détecté sur le bord de la nuit de Vénus, bien que d'autres chercheurs l'ont trouvé à des concentrations encore plus faibles sur le feu jours. Fait intéressant, les modèles de photochimie ont prédit sa présence avant sa détection.
Pour que l'ozone apparaisse, il doit y avoir de l'oxygène. Des chercheurs précédents ont suggéré que les atomes d'oxygène produits sur le bord de la planète, puis transportés par des vents au bord de la nuit, sont derrière la détection de l'ozone.
Cependant, Calder et le modèle de ses collègues montrent que ce n'est pas le cas. Pour que cela se produise, il devrait également y avoir plus2 qu'on a été observé. Même lorsqu'ils variaient la chimie dans l'atmosphère inférieure, la structure thermique de l'atmosphère et le flux stellaire, une ozone suffisante n'a pas été produite pour expliquer l'ozone de Vénus.
« Ces résultats impliquent qu'une voie chimique actuellement inconnue est responsable de la production d'ozone dans la mésosphère en bordure de nuit de Vénus », écrivent les auteurs. C'est la partie qui compte vraiment.
Si une voie chimique qui nous est inconnue peut produire de l'ozone, sa détection sur une exoplanet n'est pas une biosignature fiable.
« Généralisé aux exoplanètes de type Vénus, la chimie connue ne parvient pas à produire de l'ozone dans l'abondance observée dans la mésosphère vénusienne », écrivent les auteurs.
« Cependant, jusqu'à ce que l'origine de l'ozone de Vénus soit comprise, nous ne pouvons pas exclure que la production d'ozone à des concentrations observables avec JWST sera courante sur les mondes de type Vénus abiotique, une possibilité qui limite l'utilité de l'ozone comme une ardoise et comme biosignature. »
La nature ne nous permet pas de comprendre plus facilement l'habitabilité sur les exoplanètes. Sur Terre, l'ozone est un indicateur de vie slam-dunk. Cette recherche montre qu'il y a au moins une autre voie vers l'ozone qui ne nécessite pas de vie.
« Comprendre le mécanisme responsable de O3 La production dans l'atmosphère de Vénus est nécessaire pour prédire avec précision O3 Les concentrations dans la haute atmosphère d'une exoplanet de type Vénus, car nos résultats montrent qu'aucun des processus chimiques conventionnels explorés dans cette étude ne peut atteindre O observable3 Les concentrations dans la haute atmosphère par elles-mêmes « , les auteurs écrivent dans leur conclusion.
Cependant, tout n'est pas perdu. Une fois que ce mécanisme ou cette voie est identifié sur Vénus, les scientifiques seront mieux équipés pour interpréter sa détection sur d'autres exoplanètes de type Vénus, selon la façon dont il est détecté.
« Ce scénario fait un O3 Faux positifs moins susceptibles pour les missions d'imagerie directes telles que HWO et Life, mais il reste une possibilité de spectroscopie de transmission avec JWST « , concluent les auteurs.
