Une nouvelle méthode pour détecter l'oxygène des exoplanètes
Lorsque les astronomes scrutent l’univers à la recherche de signes de vie extraterrestre, ils peuvent être à l’affût de certaines substances. La vapeur d’eau, le méthane et les acides aminés sont tous considérés comme des indices clés dans notre recherche continue de vie et de planètes potentiellement habitables, tout comme l’oxygène.
Détecter la signature de l’oxygène
Des scientifiques ont maintenant trouvé une nouvelle façon d’identifier rapidement cet élément dans l’atmosphère des mondes lointains, et ils prévoient d’appliquer cette technique aux observations du télescope spatial James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu pour l’an prochain.
Contrairement aux planètes proches qui habitent notre système solaire, les scientifiques ne sont pas en mesure d’étudier les exoplanètes autour d’autres étoiles en les observant directement. En effet, la lumière aveuglante provenant de l’étoile mère les rend difficiles à voir dans les moindres détails, ce qui a amené les astronomes à utiliser une technique connue sous le nom de spectroscopie de transit.
Cette technique consiste à étudier l’atmosphère de la planète, plutôt que la planète, lorsqu’elle passe devant son étoile. Lorsque cela se produit, la lumière des étoiles traversant l’atmosphère permet aux scientifiques de mesurer notamment sa température et sa composition chimique, en observant quelles longueurs d’onde de la lumière la traversent et lesquelles ne la traversent pas.
Grâce à ses capacités de collecte de lumière, le puissant télescope spatial James Webb est déjà bien placé pour balayer cette lumière atmosphérique à la recherche des signatures de molécules et d’atomes clés. Mais cette nouvelle technique, mise au point par des scientifiques de la NASA en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Californie, à Riverside, devrait ajouter une nouvelle compétence à son répertoire.
Une méthode qui n’a jamais été utilisée mais qui est bien connue
« Avant nos travaux, on pensait que l’oxygène à des niveaux similaires à ceux de la Terre était indétectable avec Webb », explique Thomas Fauchez du Goddard Space Flight Center de la NASA et principal auteur de cette étude. « Ce signal d’oxygène est connu depuis le début des années 80 grâce aux études atmosphériques de la Terre mais n’a jamais été utilisé pour la recherche sur les exoplanètes. »
La technique de l’équipe s’appuie sur la connaissance du comportement des molécules d’oxygène lorsqu’elles entrent en collision les unes avec les autres. Lorsque ces collisions ont lieu, elles empêchent le passage de certains types de lumière infrarouge. Grâce à la modélisation informatique, les scientifiques ont calculé la quantité de lumière qui serait bloquée par ces collisions dans une exoplanète autour d’une étoile naine M – le type le plus courant que l’on trouve dans tout l’Univers.
Cette modélisation de la chimie atmosphérique a offert une signature qui, selon les scientifiques, peut rapidement révéler la présence d’une atmosphère riche en oxygène autour d’une exoplanète.
Bien que cette technique puisse être utile pour guider les scientifiques vers des exoplanètes ayant une certaine forme de vie, la détection de l’oxygène dans une atmosphère n’offre aucune garantie. L’oxygène peut aussi s’accumuler lorsqu’une exoplanète est en orbite près de son étoile mère et que l’eau de ses océans en évaporation est décomposée en hydrogène et en oxygène, ce dernier restant emprisonné dans l’atmosphère.
Le télescope spatial James Webb utilisera cette méthode
« Il est important de savoir si les planètes mortes génèrent de l’oxygène atmosphérique et dans quelle mesure, afin que nous puissions mieux reconnaître quand une planète est vivante ou non », dit M. Fauchez. Les scientifiques mettront leur nouvelle technique d’identification de l’oxygène à profit sur le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour mars 2021.
Cette recherche a été publié dans Nature Astronomy.
Source : University of California, Riverside
Crédit photo : PXhere (montage)