L’oxygène dans l’atmosphère d’une exoplanète n’est pas un indice de vie fiable

La détection de l’oxygène dans l’atmosphère d’une exoplanète n’est pas suffisante pour que l’on puisse parler de biosignature, rappellent des scientifiques, simulations à l’appui. Mais ils imaginent que de futurs télescopes pourraient aider à identifier les faux positifs.

La détection d’oxygène dans l’atmosphère d’une exoplanète n’est pas une biosignature (une preuve de l’existence de la vie) assez fiable. Une équipe de scientifiques le souligne dans une nouvelle étude publiée le 13 avril 2021 dans AGU Advances.

« La recherche de la vie au-delà de la Terre est un facteur de motivation clé pour l’astronomie des exoplanètes. Parmi les différentes approches de détection de la vie qui ont été proposées, l’oxygène atmosphérique est sans doute la biosignature la plus prometteuse », rappellent les auteurs en introduction. On peut comprendre l’intérêt pour cet élément chimique dans le contexte d’une quête de vie extraterrestre : il y a une forme de mimétisme avec ce que l’on connaît sur la Terre. L’oxygène, produit par la photosynthèse, est essentiel à la vie telle que nous la connaissons. Et, généralement, l’idée est de cibler des planètes assez semblables à la Terre, pour voir si la vie a pu y émerger.

L’importance du contexte

Cependant, un indice suggérant la présence de l’oxygène dans l’atmosphère d’une telle exoplanète ne suffirait pas à prouver l’existence d’une vie. Dans cette étude, les chercheurs avancent plusieurs scénarios, dans lesquels une planète rocheuse en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil pourrait posséder de l’oxygène dans son atmosphère, sans pour autant abriter une forme de vie. Ce faisant, ils montrent l’importance de connaître le contexte d’une détection, en cherchant par exemple quelles autres molécules sont présentes.

Pour aller plus loin

Image réelle de Vénus, spectres de la phosphine détectée. // Source : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory)

Avant de parler de « vie sur Vénus », il faudrait détecter bien plus de molécules

Divers scénarios, avec des planètes sans vie mais possédant de l'oxygène.

Source : J. Krissansen-Totton

Dans ces travaux, les auteurs ont simulé l’évolution de planètes rocheuses, depuis leur origine lorsqu’elles sont encore en fusion, jusqu’à leur état une fois refroidies, après des milliards d’années. Les scientifiques ont fait varier les éléments volatils initialement présents, pour voir les conséquences que cela aurait. Pour la Terre, ils ont confirmé que sans vie, ils ne trouvaient pas d’oxygène dans l’atmosphère. Néanmoins, ils ont aussi été face à des scénarios dans lesquels il y avait présence d’oxygène, sans vie.

Une planète semblable à la Terre, avec davantage d’eau au départ, obtient des océans profonds. La pression exercée sur sa croûte peut alors être telle que l’activité géologique s’arrête, y compris des processus capables d’éliminer l’oxygène de l’atmosphère.
Dans le cas inverse, avec une quantité faible d’eau au départ, la surface de la planète peut vite geler, l’eau restant dans son atmosphère. L’oxygène peut s’accumuler, quand l’eau se décompose et que l’hydrogène s’échappe dans l’espace.
Autre possibilité : un scénario (qui rappelle la planète Vénus) où la planète commence avec beaucoup de dioxyde de carbone, entraînant un effet de serre. Peu d’éléments volatils restent dans le manteau, ce qui aurait permis d’ « éponger » l’oxygène.

Des télescopes pour voir dans d’autres longueurs d’onde

Cependant, l’étude apporte aussi des perspectives pour tenter de faire la distinction entre les faux positifs (les exoplanètes sans vie, mais avec de l’oxygène) et les potentiels indices de vie que l’on pourrait espérer repérer. Pour cela, les auteurs soulignent le besoin de nouveaux télescopes. « Ces faux positifs d’oxygène biologique pourraient être distingués des planètes habitées en utilisant d’autres indices contextuels, mais leur existence implique que les télescopes de nouvelle génération doivent être capables de caractériser les environnements planétaires et de rechercher plusieurs lignes de preuve de vie, pas seulement l’oxygène », résument les scientifiques.

En d’autres termes, il faudra disposer d’un télescope permettant d’observer dans diverses longueurs d’ondes, pour détecter différentes sortes de molécules éventuellement présentes dans l’atmosphère d’une exoplanète. Ainsi, on pourrait espérer écarter les exoplanètes avec de l’oxygène, mais sans possibilité de vie.

Pour aller plus loin