La recherche de la vie dans d'autres mondes a besoin d'un moyen de passer au crible la chimie de leurs atmosphères. Si une autre espèce observait la Terre à rechercher la vie, ils chercheraient une chimie « fumer des armes à feu » dans l'atmosphère. Cela comprend la recherche d'oxygène, car il est créé par la photosynthèse par les plantes et certaines bactéries. Ainsi, la clé est de rechercher des « signaux » chimiques dépendants de la vie chez les exoplanètes.
Le télescope spatial James Webb (JWST) a étudié les atmosphères Exoplanet, ouvrant de nouvelles avenues dans la recherche de vie ailleurs. Avec cela et d'autres observatoires puissants, les scientifiques gagnent les outils pour affiner la recherche de la vie et déterminer où il n'existe pas. Cependant, à part l'oxygène gazeux dans notre atmosphère, ils n'ont toujours pas défini d'autres signaux chimiques qui disent définitivement « Voici la vie! » sur d'autres mondes.
Peut-être que la recherche de la signature unique « Holy Graal » n'est pas la bonne approche. Dans un nouvel article publié dans Le Planetary Science Journalles chercheurs proposent que la meilleure voie à suivre est de regarder l'interaction des produits chimiques dans l'atmosphère d'une planète, développant un système qui peut même trouver « la vie telle que nous ne le savons pas ». En effet, il peut y avoir des cas où d'autres planètes peuvent avoir développé des formes de vie qui ne sont pas exactement comme celles que nous connaissons d'ici sur Terre.
Adopter une approche de réseautage
En plus d'utiliser l'oxygène comme un signal principal pour l'existence de la vie, il existe d'autres produits chimiques qui signalent la vie que nous connaissons en fonction de l'expérience en terre. L'un est le méthane, qui est généré par des formes de vie ici sur Terre. Cependant, il existe également en grande quantité ici ainsi que dans les mondes du système solaire extérieur, et tout cela ne résulte pas des processus de vie. Cela signifie que les gaz de biosignature détectés à distance pourraient être de faux positifs dans la recherche d'une vie possible. Pour cette raison, selon un seul gaz en tant qu'outil de recherche ne sera pas très utile.
Dans l'article, les auteurs Theresa Fisher, Estelle Janin et Sara Imari Walker déclarent que les scientifiques doivent développer des méthodes pour déterminer d'abord si un gaz provient d'une source biotique ou est produit abiotiquement (sans avoir besoin de vie). Ils proposent une approche de réseau de réaction chimique (CRN) pour analyser les gaz atmosphériques.
Un CRN est essentiellement un ensemble de composés chimiques qui réagissent ensemble, et comme ils le font, ils sont transformés. Les scientifiques peuvent analyser la structure du réseau pour comprendre ses comportements présents et potentiels, et utiliser ce qu'ils apprennent pour créer des modèles des systèmes qu'ils étudient.
Une telle analyse pourrait donner beaucoup de choses sur diverses questions sur la recherche de la vie ailleurs. Par exemple, une approche de réseau pourrait dire quelque chose sur les formes de vie possibles générant des composés chimiques sur un monde donné. Il pourrait également dire aux observateurs s'il y a une combustion de carburants (par exemple) à la surface ou dans l'air d'une planète. Cela pourrait donner un aperçu des métabolismes de toute forme de vie sur un monde. Il peut même être utilisé pour déterminer s'il n'y a pas de vie sur un monde, ou si cette vie ne ressemble pas à ce que nous savons ici sur Terre.
Exemples
Dans leur travail, les auteurs ont voulu distinguer les sources biologiques, abiotiques et anormales (non identifiables) de gaz de biosignature dans une atmosphère en utilisant l'approche de réseautage. Ils ont simulé 30 000 atmosphères terrestres (de type terre). Ils les ont en outre divisés en deux ensembles de données. Le premier set a été étiqueté « Worlds en Terre archaéenne » et « mondes modernes en forme de terre ».
Le premier type contient des mondes avec des atmosphères très comme la Terre pendant l'éon archaéen qui s'est produite entre 2 et 4 milliards d'années. Il y avait peu d'oxygène dans l'atmosphère, qui était principalement du méthane et de l'ammoniac. Il y a peut-être eu un océan mondial avec quelques masses terrestres, et les formes de vie étaient limitées aux colonies bactériennes. Les conditions de la Terre archéenne pourraient exister sur d'autres exoplanètes, et ils pourraient être habitables à des formes de vie simples.
Les mondes de type terre moderne auraient des conditions très comme notre planète aujourd'hui, qui a une atmosphère d'azote / oxygène riche en hydrocarbures libérés par activité technologique. L'équipe a simulé de tels mondes avec et sans chlorofluorocarbures (qui sont en cours de progression sur Terre).
Ils ont examiné les propriétés du réseau dans les atmosphères de tous ces types de mondes, pour examiner – par exemple – la production de méthane en tant que marqueur biotique. Il peut être généré par la vie dans un processus appelé méthanogenèse. C'est également le résultat final d'un processus géologique où l'activité hydrothermale peut transformer des minéraux tels que l'olivine et le pyroxène en minéraux dits « serpentins ». Des mondes potentiellement habitables qui ont du méthane dans leurs atmosphères pourraient le tirer de l'un ou l'autre processus, donc ce n'est pas un marqueur définitif pour la vie.
Dans leur article, l'équipe a déclaré que « l'analyse du réseau distingue également les atmosphères de type moderne avec CFC-12 de celles sans elle. En utilisant l'analyse bayésienne, nous démontrons comment les statistiques des réseaux atmosphériques peuvent assurer une confiance plus forte pour éliminer les explications biologiques par rapport aux statistiques de l'abondance de gaz.
« Nos résultats confirment comment une approche théorique du réseau permet de distinguer les hypothèses sur les conducteurs atmosphériques biologiques, abiotiques et anormaux et, surtout, permet d'éliminer la vie telle que nous la connaissons comme une explication possible. Nous concluons avec une discussion sur la façon dont le développement de méthodes d'inférence statistique en développement pour les efforts de détection spectrale. »
Utiliser l'approche des systèmes pour trouver la vie
Une approche de systèmes unifiés dépend des données fiables et en cours des études Exoplanet pour aider les scientifiques à déterminer les possibilités de vie sur d'autres planètes. L'appliquer à l'étude d'un gaz de biosignature (méthane) et d'un gaz technosignature (CFC-12) montre que l'utilisation d'une analyse CRN peut ramasser des changements au niveau du système qui pourraient indiquer la présence de la vie. Ces formes de vie pourraient émettre un seul gaz (comme la libération bactérienne de l'oxygène sur la Terre précoce), ou ils pourraient produire des mélanges chimiques complexes plus indicatifs de la civilisation technologique.
En d'autres termes, l'analyse de l'atmosphère en examinant l'activité de réseautage entre les produits chimiques atmosphériques pourrait fournir un aperçu des gaz uniques ainsi que des sous-produits chimiques plus complexes. Cette approche analytique serait également très utile lorsque nos télescopes étudient un monde où nous n'avons pas suffisamment d'informations sur la biosphère sous-jacente, ou si une technologie existante n'est pas bien comprise.
L'analyse du CRN aiderait les scientifiques à suggérer un certain nombre de possibilités, notamment si la biologie est ou non plus «semblable à la terre» ou plus «extraterrestre». Cela les aiderait également à exclure des signaux anormaux dans la recherche de mondes habitables et de la vie qui les habite.
