La Terre comme objet d'expérimentation

La vie est possible sur Terre. C'est ce que montre une étude de l'Institut de physique des particules et d'astrophysique de l'ETH Zurich. Il ne s'agissait évidemment pas pour les chercheurs de répondre à la question en soi. Ils ont plut?t pris la Terre comme exemple pour démontrer que la mission spatiale prévue LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) peut être un succès - et que le procédé de mesure prévu fonctionne.

A la recherche de la vie

Gr?ce à un réseau de cinq satellites, la page externeinitiative internationale LIFE sous la direction de l'ETH Zurich, de détecter un jour des traces de vie sur des exoplanètes. Pour ce faire, il est prévu d'étudier plus en détail les exoplanètes semblables à la Terre, c'est-à-dire les planètes rocheuses dont la taille et la température sont similaires à celles de la Terre, mais qui sont en orbite autour d'autres étoiles.

Le plan consiste à positionner cinq petits satellites dans l'espace, là où le télescope James Webb est stationné. Ensemble, ils formeront un grand télescope qui servira d'interféromètre pour capter le rayonnement thermique des exoplanètes dans le domaine infrarouge. Le spectre de la lumière permettra ensuite de déduire la composition des exoplanètes étudiées et de leur atmosphère. "Le spectre de la lumière doit permettre de détecter les composés chimiques qui indiquent la présence de vie sur les exoplanètes", explique Sascha Quanz, qui dirige l'initiative LIFE.

La Terre, une tache insignifiante

Dans l'étude qui vient d'être publiée dans la revue spécialisée page externeThe Astrophysical Journal les chercheurs Jean-No?l Mettler, Bj?rn S. Konrad, Sascha P. Quanz et Ravit Helled ont étudié la capacité d'une mission LIFE à caractériser une exoplanète en termes d'habitabilité. Pour ce faire, ils ont considéré la Terre comme une exoplanète et ont donné des observations sur notre planète d'origine.

L'originalité de cette étude réside dans le fait que l'équipe a testé la capacité de la future mission LIFE sur des spectres réels plut?t que sur des spectres simulés. Pour ce faire, ils ont utilisé les données d'un instrument de mesure de l'atmosphère terrestre du satellite de recherche Aqua de la Nasa. Avec ces données, ils ont généré des spectres d'émission de la Terre dans le domaine de l'infrarouge moyen, tels qu'ils pourraient être enregistrés lors de futures observations d'exoplanètes.

Deux réflexions étaient au c?ur de cette démarche. Premièrement, si un grand télescope spatial observait la Terre depuis l'espace, quel type de spectre infrarouge enregistrerait-il ? Comme la Terre serait observée à grande distance, elle ressemblerait à une tache insignifiante - sans caractéristiques reconnaissables comme la mer ou les montagnes -, un pixel unique sur une image numérique. En d'autres termes, les spectres seraient des moyennes spatiales et temporelles, qui dépendraient des vues de la planète que le télescope capterait et de leur durée.

Prendre en compte la perspective et les saisons

Dans leur étude, les physiciens en ont déduit la deuxième considération : Si ces spectres moyennés étaient analysés pour obtenir des informations sur l'atmosphère et les conditions de surface de la Terre, comment les résultats dépendraient-ils de facteurs tels que la géométrie d'observation et les variations saisonnières ?

Pour ce faire, les chercheurs ont pris en compte trois géométries d'observation - les deux vues depuis les p?les et en plus une vue équatoriale - et se sont concentrés sur les données prises en janvier et en juillet afin de tenir compte des plus grands changements saisonniers.

Identifiée avec succès comme planète habitable

Le principal résultat de l'étude est encourageant : si un télescope spatial comme LIFE observait la planète Terre à une distance d'environ 30 années-lumière, il trouverait des indices d'un monde tempéré et habitable. L'équipe a ainsi pu observer dans les spectres infrarouges de l'atmosphère terrestre des concentrations des gaz atmosphériques CO₂, l'eau, l'ozone et le méthane, ainsi que les conditions de surface qui favorisent la présence d'eau. La détection de l'ozone et du méthane est particulièrement importante, car ces gaz sont produits par la biosphère terrestre.

Ces résultats sont indépendants de la géométrie d'observation, comme l'ont montré les chercheurs. C'est une bonne nouvelle, car la géométrie d'observation exacte sera probablement inconnue lors de futures observations d'exoplanètes semblables à la Terre.

En revanche, lorsqu'il s'agissait de comparer les variations saisonnières, le résultat était moins révélateur. "Même si la saisonnalité atmosphérique n'est pas facile à observer, notre étude montre que les missions spatiales de la prochaine génération pourront évaluer si les exoplanètes tempérées proches semblables à la Terre sont habitables ou même habitées", explique Sascha Quanz.

Des extraits de cet article sont tirés du texte "Si la Terre était une exoplanète" par l'auteur scientifique Gaia Donati.