Le télescope Webb cherche des signes de vie là-bas

Ce mois-ci marque un nouveau chapitre dans la recherche de vie extraterrestre alors que le télescope spatial le plus puissant jamais construit commence à espionner les planètes en orbite autour d’autres étoiles. Les astronomes espèrent que le télescope spatial James Webb révélera si l’une de ces planètes a des atmosphères qui pourraient soutenir la vie.

Détecter une atmosphère dans un autre système solaire serait assez remarquable. Mais il y a même une chance, bien qu’infime, qu’une de ces atmosphères fournisse une soi-disant biosignature : un signal de la vie elle-même.

“Je pense que nous allons pouvoir trouver des planètes que nous pensons intéressantes – vous savez, de bonnes possibilités pour la vie”, a déclaré Megan Mansfield, astronome à l’Université de l’Arizona. “Mais nous pourrions ne pas détecter la vie tout de suite.”

Jusqu’à présent, la Terre est la seule planète de l’univers où l’on sait que la vie existe. Les scientifiques envoient des sondes sur Mars depuis près de 60 ans et n’ont toujours pas trouvé de Martiens. Mais il est concevable que la vie se cache sous la surface de la planète rouge ou attende d’être découverte sur une lune de Jupiter ou de Saturne. Certains scientifiques ont exprimé l’espoir que même Vénus, malgré son atmosphère brûlante de nuages ​​de dioxyde de soufre, pourrait abriter des Vénusiens.

Même si la Terre s’avère être la seule planète à avoir de la vie dans notre propre système solaire, de nombreux autres systèmes solaires dans l’univers ont ce qu’on appelle des exoplanètes.

En 1995, des astronomes français ont repéré la première exoplanète en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil. L’exoplanète connue sous le nom de 51 Pegasi b s’est avérée être une maison improbable pour la vie – une géante gazeuse gonflée plus grande que Jupiter et une température de 1 800 degrés Fahrenheit.

Depuis lors, les scientifiques ont découvert plus de 5 000 autres exoplanètes. Certains ressemblent beaucoup plus à la Terre – à peu près de la même taille, faits de roche plutôt que de gaz, et en orbite autour de leur étoile dans la “zone des boucles d’or”, pas assez près pour cuisiner mais pas assez loin pour geler.

Malheureusement, la taille relativement petite de ces exoplanètes a rendu leur étude extrêmement difficile à ce jour. Le télescope spatial James Webb, lancé à Noël dernier, change cela en agissant comme une loupe qui permet aux astronomes de regarder de plus près ces mondes.

Depuis son lancement à Kourou, en Guyane française, le télescope a parcouru un million de kilomètres de la Terre, entrant dans son orbite autour du soleil. Là, un bouclier protège son miroir de 21 pieds de long du soleil ou de la chaleur ou de la lumière de la Terre. Dans cette obscurité profonde, le télescope peut détecter de faibles éclairs de lumière lointains, y compris ceux qui peuvent révéler de nouveaux détails sur des planètes lointaines.

Le télescope spatial “est le premier grand observatoire spatial à intégrer l’étude des atmosphères d’exoplanètes dans sa conception”, a déclaré le Dr Mansfield.

Les ingénieurs de la NASA ont commencé à photographier de nombreux objets avec le télescope Webb à la mi-juin et publieront leurs premières images au public le 12 juillet.

Les exoplanètes font partie de ce premier lot d’images, a déclaré Eric Smith, le scientifique principal du programme. Parce que le télescope passe relativement peu de temps à observer les exoplanètes, le Dr Smith a considéré ces premières images comme un regard “rapide et sale” sur la puissance du télescope.

Ces coups d’œil rapides seront suivis d’une série d’observations beaucoup plus longues à partir de juillet qui fourniront une image beaucoup plus claire des exoplanètes.

Plusieurs équipes d’astronomes prévoient d’observer sept planètes en orbite autour d’une étoile appelée Trappist-1. Des observations antérieures ont montré que trois planètes occupent la zone habitable.

“C’est l’endroit idéal pour chercher des signes de vie en dehors du système solaire”, a déclaré Olivia Lim, une étudiante diplômée de l’Université de Montréal qui commencera à observer les planètes depuis Trappist-1 le 4 juillet.

Parce que Trappist-1 est une petite étoile froide, sa zone habitable est plus proche d’elle que de notre propre système solaire. En conséquence, ses planètes potentiellement habitables orbitent étroitement, ne prenant que quelques jours pour orbiter autour de l’étoile. Chaque fois que les planètes passent devant Trapp-1, les scientifiques sont en mesure de répondre à une question fondamentale mais cruciale : l’une d’entre elles possède-t-elle une atmosphère ?

“S’il n’y a pas d’air, il n’est pas habitable, même s’il se trouve dans la zone habitable”, a déclaré Nikole Lewis, astronome à l’Université Cornell.

Le Dr Lewis et d’autres astronomes ne seraient pas surpris si Trappist-1 ne trouvait pas d’atmosphères entourant les planètes. Même si les planètes avaient développé des atmosphères lors de leur formation, l’étoile aurait pu les faire disparaître depuis longtemps avec les ultraviolets et les rayons X.

“Ils pourraient être en mesure d’éliminer toute l’atmosphère de la planète avant même qu’elle n’ait eu la chance de soutenir la vie”, a déclaré le Dr Mansfield. “C’est la principale question à laquelle nous essayons de répondre ici : les atmosphères de ces planètes pourraient-elles être suffisamment longues pour que la vie se développe.”

Une planète passant devant Trappist-1 projette une petite ombre, mais l’ombre est trop petite pour que le télescope spatial puisse la voir. Au lieu de cela, le télescope détecte une légère diminution de la lumière de l’étoile.

“C’est comme regarder une éclipse solaire les yeux fermés”, a déclaré Jacob Lustig-Yeger, stagiaire postdoctoral au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. “Vous pouvez avoir l’impression que la lumière s’est estompée.”

Une planète avec une atmosphère assombrirait l’étoile derrière elle différemment d’une planète vide. Une partie de la lumière de l’étoile traverse directement l’atmosphère, mais les gaz absorbent la lumière à certaines longueurs d’onde. Si les astronomes ne regardent la lumière des étoiles qu’à ces longueurs d’onde, la planète Trappist-1 s’assombrira encore plus.

Le télescope renverra ces observations de Trappist-1 vers la Terre. “Et puis vous recevez un e-mail disant:” Bonjour, vos données sont disponibles “”, a déclaré le Dr Mansfield.

Mais la lumière de Trappist-1 est si faible qu’il faut du temps pour la comprendre. “Votre œil est habitué à traiter des millions de photons par seconde”, a déclaré le Dr Smith. “Mais ces télescopes ne collectent que quelques photons par seconde.”

Avant que le Dr Mansfield ou ses collègues astronomes puissent analyser les exoplanètes passant devant Trappist-1, ils doivent d’abord les distinguer des minuscules fluctuations causées par la propre machinerie du télescope.

“Une grande partie du travail que je fais actuellement consiste à corriger soigneusement tout ce que le télescope fait de bizarre afin que nous puissions voir ces minuscules signaux”, a déclaré le Dr Mansfield.

Il est possible qu’au terme de ces efforts, le Dr Mansfield et ses collègues découvrent une atmosphère autour de la planète Trappist-1. Mais ce résultat ne révèle pas à lui seul la nature de l’atmosphère. Il pourrait être riche en azote et en oxygène comme la Terre, ou plus comme le ragoût toxique de dioxyde de carbone et d’acide sulfurique sur Vénus. Ou il pourrait s’agir d’un mélange que les scientifiques n’ont jamais vu auparavant.

“Nous n’avons aucune idée de la composition de ces atmosphères”, a déclaré Alexander Rathcke, astronome à l’Université technique du Danemark. “Nous avons des idées, des simulations et tout ça, mais nous n’en avons aucune idée. Nous devons aller voir.”

Le télescope spatial James Webb, parfois appelé JWST, pourrait s’avérer suffisamment puissant pour déterminer les ingrédients spécifiques de l’atmosphère d’une exoplanète, car chaque type de molécule absorbe une gamme différente de longueurs d’onde lumineuses.

Mais ces découvertes dépendent de la météo des exoplanètes. Une couverture nuageuse brillante et réfléchissante peut empêcher la lumière des étoiles d’entrer dans l’atmosphère d’une exoplanète, gâchant toute tentative de trouver de l’air extraterrestre.

“Il est vraiment difficile de faire la différence entre les nuages ​​et le temps dans l’atmosphère”, a déclaré le Dr Rathcke.

Si le temps coopère, les astronomes sont particulièrement intéressés à savoir si les exoplanètes ont de l’eau dans leur atmosphère. Au moins sur Terre, l’eau est une exigence essentielle pour la biologie. “Nous pensons que ce serait probablement un bon point de départ pour chercher la vie”, a déclaré le Dr Mansfield.

Mais une atmosphère aqueuse ne signifie pas nécessairement qu’une exoplanète a de la vie. Pour être sûr qu’une planète est vivante, les scientifiques doivent détecter une biosignature, une molécule ou une combinaison de molécules typiquement produites par des êtres vivants.

Les scientifiques débattent encore de ce que serait une biosignature fiable. L’atmosphère terrestre est unique dans notre système solaire en ce qu’elle est riche en oxygène, qui est en grande partie le produit des plantes et des algues. Mais l’oxygène peut également être produit sans l’aide de la vie lorsque les molécules d’eau dans l’air sont divisées. Le méthane peut également être libéré par des microbes vivants, ainsi que par des volcans.

Il est possible qu’il existe un certain équilibre des gaz qui fournit une biosignature distincte qui ne peut être maintenue sans l’aide de la vie.

“Nous avons besoin de scénarios extrêmement favorables pour trouver ces biosignatures”, a déclaré le Dr Rathcke. “Je ne dis pas que ce n’est pas possible. Je pense juste que c’est loin. Nous devons être incroyablement chanceux.”

Joshua Krissansen-Totton, scientifique planétaire à l’Université de Californie à Santa Cruz, a déclaré que trouver un tel équilibre pourrait obliger le télescope Webb à passer à plusieurs reprises la planète devant Trappist-1.

“Si quelqu’un sort dans les cinq prochaines années et dit:” Oui, nous avons trouvé la vie avec le JWST, je suis très sceptique quant à cette affirmation “”, a déclaré le Dr Krissansen-Totton.

Il est possible que le télescope spatial James Webb ne puisse tout simplement pas trouver de biosignatures. Cette tâche devra peut-être attendre la prochaine génération de télescopes spatiaux, dans plus d’une décennie. Ils étudient les exoplanètes de la même manière que les gens regardent Mars ou Vénus dans le ciel nocturne : en regardant leur lumière stellaire se refléter sur le fond noir de l’espace, plutôt qu’en les regardant passer devant l’étoile.

“Pour l’essentiel, nous effectuons des travaux préliminaires très importants pour les futurs télescopes”, a prédit le Dr Rathcke. “Je serais très surpris si JWST effectuait une détection de biosignature, mais j’espère que cela sera corrigé. C’est essentiellement pour cela que je fais ce travail.

Leave a Comment