Bien que des processus non biologiques puissent générer du méthane, une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'Université de Santa Cruz, en Californie, établit un ensemble de circonstances dans lesquelles une activité biologique pourrait être présentée en tant que source de méthane dans l'atmosphère d'une planète rocheuse.
Le méthane est l'un des rares signes potentiels de vie, ou biosignatures, qui pourrait être facilement détecté avec le télescope spatial James Webb (JWST), lancé par la NASA en décembre. « L'oxygène est souvent considéré comme l'une des meilleures signatures biologiques, mais il sera probablement difficile à détecter avec le JWST », explique Maggie Thompson, étudiante diplômée en astronomie et astrophysique à l'Université de Californie à Santa Cruz (UCSC) et auteure principale du nouveau étude.
Les biosignatures ou indicateurs de vie sont des substances, des éléments ou des phénomènes qui fournissent des preuves scientifiques de signes potentiels de vie, que ce soit dans le passé ou dans le présent. Malgré certaines études antérieures sur les biosignatures du méthane, il n'y a pas eu d'évaluation actualisée et dédiée des conditions planétaires nécessaires pour que le méthane soit un bon indicateur de la vie.
« Nous voulions fournir un cadre pour interpréter les observations, de sorte que si nous voyons une planète rocheuse contenant du méthane, nous savons quelles autres observations sont nécessaires pour en faire une signature biologique convaincante », a déclaré Thompson.
Publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences, l'étude examine diverses sources non biologiques de méthane et évalue leur potentiel à maintenir une atmosphère riche en méthane. Il s'agit notamment des volcans, des réactions dans des environnements tels que les dorsales océaniques, les fumerolles hydrothermales et les zones de subduction tectoniques, ainsi que des impacts de comètes ou d'astéroïdes.
Le cas du méthane en tant que signature biologique tient à son instabilité dans l'atmosphère. Étant donné que les réactions photochimiques détruisent le méthane atmosphérique, il doit être constamment réapprovisionné pour maintenir des niveaux élevés. « Si une grande quantité de méthane est détectée sur une planète rocheuse, une source massive est généralement nécessaire pour expliquer son occurrence », a conclu le co-auteur Joshua Krissansen-Totton, également membre de l'UCSC. Nous savons que l'activité biologique crée de grandes quantités de méthane sur Terre, et elle l'a probablement fait au début, car la production de méthane est quelque chose d'assez facile sur le plan métabolique. »
Cependant, les sources non biologiques ne pouvaient pas produire autant de méthane sans générer également d'indices observables quant à ses origines. Le dégazage des volcans, par exemple, ajouterait à la fois du méthane et du monoxyde de carbone dans l'atmosphère, tandis que l'activité biologique tend à consommer facilement du monoxyde de carbone. Les chercheurs ont découvert que les processus non biologiques ne peuvent pas facilement produire des atmosphères planétaires habitables riches en méthane et en dioxyde de carbone et contenant peu ou pas de monoxyde de carbone.
L'étude a souligné la nécessité de prendre en compte le contexte planétaire dans son ensemble lors de l'évaluation des signatures biologiques possibles. Les chercheurs ont conclu que pour une planète rocheuse orbitant autour d'une étoile semblable au Soleil, le méthane atmosphérique est plus susceptible d'être considéré comme un signe de vie fort si l'atmosphère contient également du dioxyde de carbone, le méthane est plus abondant que le monoxyde de carbone et extrêmement riche en eau. des compositions planétaires peuvent être exclues.
« Une molécule ne vous donnera pas la réponse, vous devez prendre en compte le contexte global de la planète », a prévenu Thompson. « Le méthane est une pièce du puzzle, mais pour déterminer s'il y a de la vie sur une planète, il faut tenir compte de sa géochimie, de la façon dont elle interagit avec son étoile et des nombreux processus qui peuvent affecter l'atmosphère d'une planète à des échelles de temps géologiques. »
L'étude a examiné diverses possibilités de faux positifs et a fourni des lignes directrices pour l'évaluation des biosignatures du méthane. « Il y a deux choses qui peuvent mal tourner : nous pourrions mal interpréter quelque chose comme une signature biologique et obtenir un faux positif, ou nous pourrions oublier quelque chose qui est une véritable signature biologique », a averti Krissansen-Totton. Avec ce document, nous voulions développer un cadre pour éviter les deux erreurs potentielles avec le méthane. »
Les auteurs affirment qu'il reste encore beaucoup à faire pour bien comprendre toute détection future de méthane. « Cette étude se concentre sur les faux positifs les plus évidents pour le méthane en tant que signature biologique », a conclu Krissansen-Totton. Les atmosphères des exoplanètes rocheuses vont probablement nous surprendre, et nous devrons être prudents dans nos interprétations. Les travaux futurs devraient viser à anticiper et à quantifier des mécanismes plus inhabituels de production de méthane non biologique. »
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