L’argument en faveur du méthane comme biosignature vient de son instabilité dans l’atmosphère de la planète. Comme les réactions photochimiques détruisent le méthane atmosphérique, il doit être constamment reconstitué pour maintenir des niveaux élevés.
Thompson et al. évalué le contexte planétaire dans lequel la détection de méthane dans l’atmosphère d’une exoplanète pouvait être considérée comme un signe de vie incontournable. Crédit photo : Sci-News.com.
« L’oxygène est souvent cité comme l’une des meilleures biosignatures, mais il sera probablement difficile à détecter avec le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb », a déclaré Maggie Thompson, étudiante diplômée à l’Université de Californie à Santa Cruz.
« Malgré certaines études antérieures sur les biosignatures de méthane, il n’y a pas eu d’évaluation actuelle et dédiée des conditions planétaires requises pour que le méthane soit une bonne biosignature. »
« Nous voulions fournir un cadre d’interprétation des observations. Donc, si nous voyons une planète rocheuse avec du méthane, nous savons quelles autres observations sont nécessaires pour qu’elle soit une biosignature convaincante.
Dans leur étude, Thompson et ses collègues ont examiné diverses sources non biologiques de méthane et évalué leur potentiel à maintenir une atmosphère riche en méthane.
Ceux-ci incluent les volcans; Réactions dans des environnements tels que les dorsales médio-océaniques, les cheminées hydrothermales et les zones de subduction tectonique ; et les impacts de comètes ou d’astéroïdes.
« Si vous trouvez beaucoup de méthane sur une planète rocheuse, vous avez généralement besoin d’une énorme source pour l’expliquer », a déclaré le Dr. Joshua Krissansen-Totton, également de l’Université de Californie à Santa Cruz.
« Nous savons que l’activité biologique produit de grandes quantités de méthane sur Terre, et probablement aussi sur la Terre primitive, car la fabrication de méthane est métaboliquement assez facile. »
Cependant, les sources non biologiques ne pourraient pas produire autant de méthane sans fournir également des indices observables quant à son origine.
Le dégazage volcanique, par exemple, ajouterait à la fois du méthane et du monoxyde de carbone dans l’atmosphère, tandis que les activités biologiques ont tendance à consommer facilement du monoxyde de carbone.
Les chercheurs ont découvert que les processus non biologiques ne peuvent pas facilement créer des atmosphères planétaires habitables riches en méthane et en dioxyde de carbone, et avec peu ou pas de monoxyde de carbone.
Ils ont souligné la nécessité de prendre en compte le contexte planétaire complet lors de l’évaluation des biosignatures potentielles.
Ils ont conclu que pour une planète rocheuse en orbite autour d’une étoile semblable au Soleil, le méthane atmosphérique est plus susceptible d’être considéré comme un indicateur fort de la vie lorsque l’atmosphère contient également du dioxyde de carbone, le méthane est plus abondant que le monoxyde de carbone et une planète extrêmement riche en eau. les compositions sont exclues.
« Une seule molécule ne vous donnera pas la réponse – vous devez considérer l’ensemble du contexte de la planète », a déclaré 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 il interagit avec son étoile et des nombreux processus qui peuvent affecter l’atmosphère d’une planète à des échelles de temps géologiques. »
Les scientifiques ont également examiné diverses possibilités de faux positifs et ont fourni des lignes directrices pour évaluer les biosignatures de méthane.
« Il y a deux choses qui peuvent mal tourner – vous pouvez mal interpréter quelque chose comme une biosignature et obtenir un faux positif, ou vous pouvez manquer quelque chose qui est une vraie biosignature », a déclaré le Dr. Krissansen Toton.
« Avec cet article, nous voulions développer un cadre pour éviter ces deux échecs potentiels avec le méthane. »
L’article de l’équipe sera publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
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Maggie Thompson et al. 2022. Cas et contexte du méthane atmosphérique en tant que biosignature d’exoplanète. PNAS, sur papier; doi : 10.1073/pnas.2117933119