La présence d'oxyde nitreux dans les atmosphères d'exoplanètes semblables à la Terre pourrait être une signature de la présence de vie extraterrestre - selon une étude réalisée par des chercheurs américains dirigés par Edouard Schwieterman à l'Université de Californie, Riverside.
En utilisant des modèles informatiques avancés pour étayer leur proposition, l'équipe estime que ses travaux pourraient offrir des informations importantes pour les études d'exoplanètes par les observatoires actuels et futurs, y compris le télescope spatial James Webb (JWST).
Les astronomes connaissent plus de 5000 exoplanètes - qui sont des planètes qui orbitent autour d'étoiles autres que le Soleil - et ce nombre ne cesse de croître. Au fur et à mesure que les télescopes s'améliorent, les astronomes s'améliorent dans la détermination des compositions des atmosphères des exoplanètes, et ces mesures jouent un rôle important dans la recherche de la vie extraterrestre. Cela se fait en effectuant des mesures spectroscopiques sur la lumière des étoiles qui a traversé les atmosphères des exoplanètes.
A la recherche de la vie
Nous n'avons jamais vu de vie sur une autre planète, nous ne savons donc pas exactement comment cela affecterait les atmosphères des exoplanètes. Au lieu de cela, les astrobiologistes identifient les produits chimiques dans l'atmosphère terrestre qui sont associés à la présence de la vie et recherchent ces « biosignatures ».
C'est là qu'intervient l'oxyde nitreux (également connu sous le nom de gaz hilarant). Bien qu'il ne soit pas particulièrement courant dans l'atmosphère terrestre aujourd'hui, Schwieterman et ses collègues suggèrent que le gaz aurait pu être abondant dans les époques précédentes de l'histoire de la Terre.
Les gaz toxiques dans la zone habitable pourraient entraver l'émergence de la vie extraterrestre
Le protoxyde d'azote est produit par certains organismes vivants sur Terre, il est donc possible qu'il soit présent dans les atmosphères de certaines exoplanètes qui abritent la vie. Ici sur Terre, cependant, il existe des processus naturels qui maintiennent les niveaux d'oxyde nitreux atmosphérique très bas. Cependant, sur d'autres planètes, une abondance d'oxyde nitreux pourrait résulter de faibles niveaux de catalyseurs métalliques et d'enzymes biologiques qui décomposent le composé. Une autre possibilité est que le rayonnement stellaire reçu par certaines exoplanètes ne soit pas aussi efficace que la lumière du soleil pour détruire le protoxyde d'azote. En effet, les niveaux d'oxyde nitreux dans de telles situations pourraient être suffisamment élevés pour être observés par des télescopes comme le JWST.
L'équipe de Schwieterman a exploré cette idée en développant un modèle biogéochimique qui quantifie l'abondance probable d'oxyde nitreux dans les atmosphères d'exoplanètes semblables à la Terre en orbite autour d'étoiles de la séquence principale. En couplant leur modèle à des modèles photochimiques et spectraux, les chercheurs ont également calculé que l'oxyde nitreux pouvait s'accumuler à des niveaux détectables dans une gamme de conditions atmosphériques. Cela pourrait inclure le TRAPPIST-1 système, où jusqu'à quatre planètes semblent orbiter dans la zone habitable de leur étoile hôte naine rouge froide.
Bien que le protoxyde d'azote puisse également être produit par des sources non biologiques, telles que la foudre, l'équipe a montré que les quantités de gaz produites seraient inférieures d'un ordre de grandeur à celles produites par les écosystèmes extraterrestres. Sur la base de leurs résultats, Schwieterman et ses collègues espèrent que le JWST, ainsi que d'autres télescopes recherchant activement des signes de vie dans des atmosphères exoplanétaires, ajouteront de l'oxyde nitreux à la liste des biosignatures viables, rapprochant potentiellement la découverte de la vie extraterrestre.
La recherche est décrite dans Le journal astrophysique.
