Les astronomes ont détecté les signes les plus prometteurs d'une éventuelle biosignature en dehors du système solaire, bien qu'ils restent prudents.
En utilisant des données du télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes, dirigés par l'Université de Cambridge, ont détecté les empreintes digitales chimiques du diméthyl sulfure (DMS) et / ou le disulfure de diméthyle (DMDS), dans l'atmosphère de l'exoplanet K2-18B, qui orbe sa star dans la zone habitable.
Sur Terre, le DMS et les DMD ne sont produits que par la vie, principalement la vie microbienne comme le phytoplancton marin. Bien qu'un processus chimique inconnu puisse être la source de ces molécules dans l'atmosphère de K2-18B, les résultats sont la preuve la plus forte que la vie peut exister sur une planète en dehors de notre système solaire.
Les observations ont atteint le niveau de signification statistique «trois sigma» – ce qui signifie qu'il y a une probabilité de 0,3% qu'ils se soient produits par hasard. Pour atteindre la classification acceptée pour la découverte scientifique, les observations devraient franchir le seuil de cinq sigma, ce qui signifie qu'il y aurait une probabilité de 0,00006% qu'ils se sont produits par hasard.
Les chercheurs disent que entre 16 et 24 heures de temps d'observation de suivi avec JWST peut les aider à atteindre la signification de cinq sigma très importante. Leurs résultats sont rapportés dans Les lettres de journal astrrophysique.
Des observations antérieures de K2-18B – qui sont 8,6 fois plus massives et 2,6 fois plus grandes que la Terre, et se trouve à 124 années-lumière dans la constellation du LEO – du méthane et du dioxyde de carbone identifié dans son atmosphère. C'était la première fois que des molécules à base de carbone étaient découvertes dans l'atmosphère d'une exoplanet dans la zone habitable.
Ces résultats étaient cohérents avec les prédictions d'une planète «hycean»: un monde couvert de l'océan habitable sous une atmosphère riche en hydrogène.
Cependant, un autre signal plus faible laissait entendre la possibilité de quelque chose d'autre qui se passe sur K2-18B. « Nous ne savions pas avec certitude si le signal que nous avons vu la dernière fois était dû au DMS, mais juste le soupçon était suffisamment excitant pour nous d'avoir un autre regard avec JWST en utilisant un instrument différent », a déclaré le professeur Nikku Madhusudhan de l'Institut d'astronomie de Cambridge, qui a dirigé la recherche.
Pour déterminer la composition chimique des atmosphères des planètes lointaines, les astronomes analysent la lumière de son étoile parent lorsque la planète transit ou passe devant l'étoile comme le montre la Terre. Au fur et à mesure que K2-18B se transforme, JWST peut détecter une goutte de luminosité stellaire, et une petite fraction de la lumière des étoiles traverse l'atmosphère de la planète avant d'atteindre la Terre.
L'absorption d'une partie de la lumière des étoiles dans l'atmosphère de la planète laisse des empreintes dans le spectre stellaire que les astronomes peuvent reconstituer pour déterminer les gaz constitutifs de l'atmosphère de l'exoplanet.
L'inférence antérieure, provisoire de DMS a été faite à l'aide de NIRISS (Imageur proche infrarouge et des instruments Slitless Spitcography) et NIRSPEC (spectrographie proche infrarouge), qui couvrent ensemble la gamme de longueurs d'onde proche infrarouge (0,8-5 micron). La nouvelle observation indépendante a utilisé le Miri de JWST (instrument médian infrarouge) dans la gamme médiane infrarouge (6-12 micron).
« Il s'agit d'une ligne de preuve indépendante, en utilisant un instrument différent de ce que nous avons fait auparavant et une gamme de lumière d'onde différente, où il n'y a pas de chevauchement avec les observations précédentes », a déclaré Madhusudhan. « Le signal est venu fort et clair. »
« Ce fut une réalisation incroyable en voyant les résultats émerger et rester cohérents tout au long des analyses indépendantes et des tests de robustesse », a déclaré le co-auteur Måns Holmberg, chercheur au Space Telescope Science Institute à Baltimore, États-Unis
Le DMS et les DMD sont des molécules de la même famille de produits chimiques, et les deux devraient être des biosignatures. Les deux molécules ont des caractéristiques spectrales qui se chevauchent dans la plage de longueur d'onde observée, bien que d'autres observations aideront à différencier les deux molécules.
Cependant, les concentrations de DMS et de DMD dans l'atmosphère de K2-18B sont très différentes de celles sur Terre, où elles sont généralement inférieures à une partie par milliard en volume. Sur K2-18B, ils sont estimés à des milliers de fois plus forts – plus de dix parties par million.
« Des travaux théoriques antérieurs avaient prédit que des niveaux élevés de gaz à base de soufre comme le DMS et les DMD sont possibles sur les mondes hycéens », a déclaré Madhusudhan. « Et maintenant, nous l'avons observé, conformément à ce qui était prévu. Étant donné que tout ce que nous savons sur cette planète, un monde hycéan avec un océan qui regorge de vie est le scénario qui correspond le mieux aux données que nous avons. »
Madhusudhan dit que même si les résultats sont passionnants, il est essentiel d'obtenir plus de données avant de prétendre que la vie a été trouvée dans un autre monde. Il dit que bien qu'il soit prudemment optimiste, il pourrait y avoir des processus chimiques inconnus au travail sur K2-18B qui peuvent expliquer les observations.
En travaillant avec des collègues, il espère mener des travaux théoriques et expérimentaux supplémentaires pour déterminer si les DM et les DMD peuvent être produits non biologiquement au niveau actuellement déduit.
« L'inférence de ces molécules de biosignature pose des questions profondes concernant les processus qui pourraient les produire », a déclaré le co-auteur Subhajit Sarkar de l'Université de Cardiff.
« Notre travail est le point de départ de toutes les enquêtes qui sont maintenant nécessaires pour confirmer et comprendre les implications de ces résultats passionnants », a déclaré le co-auteur Savvas Constantinou, également de l'Institut d'astronomie de Cambridge.
« Il est important que nous soyons profondément sceptiques quant à nos propres résultats, car ce n'est qu'en testant et en testant à nouveau que nous serons en mesure d'atteindre le point où nous sommes confiants », a déclaré Madhusudhan. « C'est ainsi que la science doit fonctionner. »
Bien qu'il ne revendique pas encore une découverte définitive, Madhusudhan dit qu'avec des outils puissants comme JWST et futurs planifiés, l'humanité prend de nouvelles mesures pour répondre à la plus essentielle des questions: sommes-nous seuls?
« Dans des décennies, nous pouvons regarder en arrière à ce stade et reconnaître que c'est lorsque l'univers vivant est venu à portée de main », a déclaré Madhusudhan. « Cela pourrait être le point de basculement, où soudain la question fondamentale de savoir si nous sommes seuls dans l'univers est celui que nous sommes capables de répondre. »
Le télescope spatial James Webb est une collaboration entre la NASA, l'ESA et l'Agence spatiale canadienne (CSA).
