Les microbes présents dans la stratosphère terrestre produisent des pigments pour les protéger des rayons UV. Des molécules similaires pourraient donc être des biosignatures de la vie ailleurs dans la galaxie.
Une variété de bactéries, champignons et virus vivent dans les nuages au-dessus de la surface de la Terre
Les couleurs des microbes qui vivent dans les nuages haut dans le ciel ont été mesurées pour la première fois, donnant aux scientifiques des indices qui pourraient nous aider à trouver de la vie sur d'autres planètes.
On a découvert qu'un large éventail de micro-organismes vivaient dans l'atmosphère terrestre à des concentrations allant jusqu'à 100 000 microbes par mètre cube, et on sait qu'ils jouent un rôle dans la formation des nuages.
Ces organismes produisent des pigments pour se protéger de la forte lumière ultraviolette à des altitudes extrêmes.
Si des formes de vie aériennes similaires existent dans l’atmosphère d’autres planètes, nous pourrions donc les détecter de loin en analysant les longueurs d’onde, ou spectres, de la lumière réfléchie par ces planètes, explique Ligia Coelho de l’Université Cornell dans l’État de New York.
«Les biopigments constituent une biosignature puissante et étonnamment universelle», explique Coelho. « Étant donné que les UV sont un facteur de stress universel pour la vie sur toute planète dotée d'une étoile, il est plausible que des pigments réfléchissants remplissant la même fonction puissent également évoluer ailleurs. »
Pour en savoir plus sur les couleurs des microbes aéroportés sur Terre, Coelho a cultivé des microbes collectés par Brent Christner de l'Université de Floride et ses collègues. L'équipe de Christner a utilisé un ballon à l'hélium pour capturer les microbes sur des tiges collantes entre 3 et 38 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.
L'équipe de Coelho a ensuite mesuré les spectres de réflectance des composés colorés produits par les microbes. Ils ont généré une gamme de couleurs jaunes, oranges et roses, créées par des pigments caroténoïdes tels que le bêta-carotène, également présent dans les carottes.
Enfin, l’équipe a modélisé la manière dont ces spectres varieraient sur des mondes présentant des conditions environnementales différentes, telles que des planètes plus humides ou plus sèches.
« Pour la première fois, nous disposons désormais de spectres de réflectance réels de micro-organismes pigmentés de l'atmosphère qui peuvent être utilisés comme données de référence pour modéliser et détecter la vie dans les nuages », explique Coelho.
Les astronomes recherchent déjà des preuves de la vie en dehors de notre système solaire en analysant la lumière réfléchie par les planètes. Cela peut révéler les signatures chimiques des gaz présents dans l’atmosphère, comme l’oxygène et le méthane, qui pourraient être produits par des organismes vivants, ou des signes de vie en surface, comme la chlorophylle verte produite par la végétation ou les microbes.
Jusqu’à présent, les nuages entourant les exoplanètes étaient considérés comme un obstacle car ils obscurcissaient les biosignatures atmosphériques et à la surface.
« Nos simulations planétaires montrent que si les nuages d'une planète contenaient de fortes concentrations de ces micro-organismes, leurs spectres changeraient potentiellement de manière détectable », explique Coelho.
Les futurs télescopes spatiaux, tels que l'Observatoire des mondes habitables proposé par la NASA, pourraient améliorer notre capacité à rechercher la vie dans d'autres systèmes stellaires.
Cependant, même avec des instruments plus avancés, les concentrations de microbes en suspension dans l’air devraient être très élevées pour que nous puissions les détecter à de si grandes distances. « Les concentrations de ces micro-organismes dans l'atmosphère terrestre sont bien inférieures aux seuils de détection actuels », explique Coelho.
« Sur la base de la résolution attendue pour l'Observatoire des mondes habitables de la NASA, celui que nous avons modélisé dans cette étude, nous aurions besoin de densités de cellules microbiennes comparables à celles trouvées dans une prolifération d'algues océaniques, qui sont effectivement détectables depuis l'espace. »
Clare Fletcher de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, affirme que la recherche des caroténoïdes produits par les microbes stratosphériques ainsi que de la chlorophylle produite par les plantes pourrait être utile. « Cependant, cela suppose que la vie sur ces exoplanètes serait similaire à la vie sur Terre, ce qui n'est peut-être pas le cas », dit-elle.
Peter Tuthill, de l'Université de Sydney, en Australie, se dit sceptique quant à l'utilité des biosignatures stratosphériques identifiées par l'étude dans la recherche de la vie sur d'autres planètes. « Je suis heureux de ne pas avoir à concevoir l'instrument pour détecter cette biosignature dans le bruit à une distance de 20 parsecs », dit-il.
