L'empreinte digitale de la Terre pour trouver des planètes habitables
Deux astronomes de l’Université McGill ont assemblé une «empreinte digitale» de la Terre, qui pourrait être utilisée pour identifier une planète au-delà de notre système solaire qui serait capable de supporter la vie.
Construire un spectre de transit de la Terre
Evelyn Macdonald, étudiante en physique à McGill, et son superviseur, le professeur Nicolas Cowan, ont utilisé plus d’une décennie d’observations de l’atmosphère terrestre captées par le satellite SCISAT-1 pour construire un spectre de transit de la Terre, une sorte d’empreinte digitale de l’atmosphère terrestre en lumière infrarouge, montrant la présence de molécules clés dans la recherche de mondes habitables.
Cela inclut la présence simultanée d’ozone et de méthane, ce que les scientifiques s’attendent à voir que lorsqu’il existe une source organique de ces composés sur une planète. Une telle détection est appelée « biosignature ».
« Quelques chercheurs ont essayé de simuler le spectre de transit de la Terre, mais il s’agit du premier spectre de transit infrarouge empirique de la Terre », explique le professeur Cowan. « C’est ce que les astronomes extraterrestres verraient s’ils observaient un transit de la Terre. »
Ces résultats pourraient aider les scientifiques à déterminer le type de signal à rechercher dans leur quête des exoplanètes ressemblant à la Terre. Développé par l’Agence spatiale canadienne, le satellite SCISAT-1 a été créé pour aider les scientifiques à comprendre l’appauvrissement de la couche d’ozone de la Terre en étudiant les particules présentes dans l’atmosphère lorsque la lumière du Soleil la traverse.
En général, les astronomes peuvent déterminer quelles molécules se trouvent dans l’atmosphère d’une planète en observant l’évolution de la lumière des étoiles lorsqu’elle brille dans l’atmosphère. Les instruments doivent attendre qu’une planète passe – ou transit – au-dessus de l’étoile pour faire cette observation. Avec des télescopes suffisamment sensibles, les astronomes pourraient potentiellement identifier des molécules telles que le dioxyde de carbone, l’oxygène ou la vapeur d’eau qui pourraient indiquer si une planète est habitable ou même habitée.
Une technique similaire aux études d’occultation solaire
Cowan expliquait la spectroscopie de transit des exoplanètes lors d’un déjeuner de groupe à l’Institut spatial de McGill (MSI) lorsque le professeur Yi Huang, scientifique spécialisé dans l’atmosphère et confrère du MSI, a déclaré que cette technique était similaire aux études d’occultation solaire de l’atmosphère terrestre, comme ce que fait par SCISAT-1.
Depuis la première découverte d’une exoplanète dans les années 1990, les astronomes ont confirmé l’existence de 4 000 exoplanètes. Dans ce domaine relativement nouveau de l’astronomie, le Saint-Graal consiste à trouver des planètes pouvant potentiellement abriter la vie – une sorte de Terre 2.0.
TRAPPIST-1, un système très prometteur pouvant contenir de telles planètes, servira de cible pour le prochain télescope spatial James Webb, qui devrait être lancé en 2021. Macdonald et Cowan ont simulé un signal de ce à quoi ressemblerait l’atmosphère d’une planète comme la Terre. comme à travers les yeux de ce futur télescope qui est une collaboration entre la NASA, l’Agence spatiale canadienne et l’Agence spatiale européenne.
Le système TRAPPIST-1 serait un endroit prometteur
Le système TRAPPIST-1 situé à 40 années-lumière contient sept planètes, dont trois ou quatre se trouvent dans la «zone habitable» où de l’eau liquide pourrait exister. Les astronomes de McGill disent que ce système pourrait être un endroit prometteur pour rechercher un signal similaire à celui de leur empreinte digitale puisque les planètes gravitent autour d’une étoile M-naine, un type d’étoile plus petit et plus froid que notre Soleil.
«TRAPPIST-1 a une étoile naine rouge à proximité, ce qui fait de ses planètes d’excellentes cibles pour la spectroscopie de transit. En effet, l’étoile est beaucoup plus petite que le Soleil et ses planètes sont donc relativement faciles à observer », explique Macdonald. «En outre, ces planètes gravitent autour de l’étoile et transitent tous les deux ou trois jours. Bien sûr, même si l’une des planètes abrite la vie, nous ne nous attendons pas à ce que son atmosphère soit identique à celle de la Terre car cette étoile est différente du Soleil. »
Le télescope Webb sera suffisamment sensible pour détecter le CO2 et la vapeur d’eau
Selon leur analyse, Macdonald et Cowan affirment que le télescope Webb sera suffisamment sensible pour détecter le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau à l’aide de ses instruments. Il peut même être capable de détecter la biosignature du méthane et de l’ozone si on passe suffisamment de temps à observer une planète cible.
Le Professeur Cowan et ses collègues de l’Institut de recherche sur les exoplanètes basé à Montréal espèrent être parmi les premiers à détecter des signes de vie au-delà de notre planète. L’empreinte digitale de la Terre réunie par Macdonald pour sa thèse de premier cycle universitaire pourrait indiquer aux autres astronomes ce qu’il faut regarder dans leurs recherches. Elle va commencer son doctorat dans le domaine des exoplanètes à l’Université de Toronto à l’automne.
Cette recherche a été publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Source : McGill University
Crédit photo : Pixabay