Lorsque les scientifiques ont détecté de la phosphine dans l’atmosphère de Vénus en 2020, cela a déclenché de nouvelles discussions animées sur Vénus et son habitabilité potentielle. Il serait étrange que la détection ne suscite pas d’intérêt puisque la phosphine est un biomarqueur potentiel. Les gens étaient donc naturellement curieux. Malheureusement, une étude plus approfondie n’a pas pu confirmer sa présence.
Mais même sans phosphine, l’atmosphère de Vénus regorge d’intrigues chimiques qui font allusion à des processus biologiques. Est-il temps d’envoyer une mission d’astrobiologie sur notre planète sœur infernale ?
Même si la discussion sur la phosphine s’est essoufflée assez rapidement, il existe d’autres indications, plus durables, selon lesquelles l’atmosphère de Vénus contient des anomalies chimiques, dont certaines pourraient être liées à la vie. Certains gaz atmosphériques semblent par exemple être hors d’équilibre thermodynamique. Pour ajouter à la complexité, les scientifiques ne sont pas certains de la composition des grosses particules dans la basse atmosphère.
Les auteurs d’un nouvel article illustrent pourquoi Vénus capte notre curiosité chimique et suggèrent qu’il est temps qu’une mission astrobiologique la satisfasse.
Le document est intitulé « Potentiel astrobiologique des anomalies chimiques de l’atmosphère de Vénus et autres propriétés inexpliquées des nuages. » Il n’a pas encore été évalué par des pairs ni publié, mais il est disponible sur le serveur de prépublication. arXiv. L’auteur principal est Janusz Petkowski, chercheur en astrobiologie au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT.
« Les scientifiques spéculent sur Vénus comme un monde habitable depuis plus d’un demi-siècle », écrivent les auteurs, « sur la base de la température et de la pression terrestres dans les nuages de Vénus à 48-60 km au-dessus de la surface ».
La plupart des personnes qui s’intéressent à l’espace savent que l’atmosphère de Vénus est extrêmement dense et chaude. Nous savons également qu’il est dominé par le dioxyde de carbone, que son autre composant principal est l’azote et qu’il supporte des nuages denses d’acide sulfurique. D’autres produits chimiques ne sont présents qu’en infimes quantités.
La région atmosphérique située entre 48 et 60 km au-dessus de la surface est particulièrement intéressante. À cette altitude, la pression et la température se rapprochent des niveaux terrestres. Entre 52,5 km et 54 km environ, la température est comprise entre 20°C et 37°C. À environ 49,5 km au-dessus de la surface, la pression est la même qu’au niveau de la mer sur Terre. Il est impossible que de l’eau liquide soit présente à la surface de Vénus, mais dans l’atmosphère, c’est possible.
C’est la toile de fond pour considérer l’habitabilité potentielle de Vénus.
Mais il existe également de nombreuses considérations chimiques et, dans leur article, les auteurs exposent un mystère de longue date dans l’atmosphère de la planète.
« Dans cet article, nous passons en revue et résumons les observations atmosphériques inexpliquées et de longue durée de Vénus, qui ont été acquises au cours du dernier demi-siècle », écrivent-ils.
Une grande partie du mystère autour de Vénus concerne ce que l’on appelle les « absorbeurs inconnus ». Dès les années 1920, les observations ultraviolettes ont montré des caractéristiques inhabituelles à contraste élevé qui se déplacent en conjonction avec la rotation de quatre jours du pont nuageux supérieur de Vénus. Quelque chose absorbe la lumière UV.
« De nombreux efforts ont été déployés pour tenter d’identifier la ou les substances responsables de l’absorption entre 320 et 400 nm, mais aucun candidat proposé ne satisfait à toutes les contraintes d’observation, ce qui conduit au terme descriptif souvent utilisé » absorbeur UV inconnu « . écrivent les auteurs.
Les chercheurs ont déployé des efforts prolongés pour comprendre ce que pourrait être le ou les absorbeurs, et certains ont fait des progrès. Des recherches ont montré que des allotropes de soufre et des composés soufrés pourraient en être responsables, et les chercheurs ont découvert de nouvelles voies pour leur formation dans l’atmosphère de Vénus. Mais ces voies sont le résultat de simulations et non d’exploration. Tout le monde n’est pas d’accord avec ces résultats. Il n’y a pas de consensus.
« Malgré des décennies d’efforts et d’observations par deux vaisseaux spatiaux en orbite au 21e siècle (Venus Express de l’ESA et Akatsuki de la JAXA), aucune des molécules candidates proposées ne correspond entièrement aux données d’observation », expliquent les auteurs.
Soit les candidats ne correspondent pas bien au profil, soit ils ne sont pas assez abondants. Certains des candidats proposés ne sont pas non plus stables.
Mais il est essentiel que nous comprenions de quoi il s’agit. « Cet absorbeur inconnu est remarquablement efficace, capturant plus de 50 % de l’énergie solaire atteignant Vénus, avec des effets conséquents sur la structure et la dynamique atmosphériques », écrivent les auteurs. Même si le mystère persiste, il reste une énorme pièce manquante qui contrecarre nos efforts pour comprendre la planète.
Certains chercheurs proposent que l’absorbeur UV soit un signe d’activité biologique basée sur les nuages. « Les caractéristiques spectrales des nuages de Vénus, notamment la forte absorption des UV, correspondent au spectre de certains types de bactéries terrestres », expliquent les auteurs.
Un autre mystère concerne les nuages inférieurs. Un sous-ensemble de particules nuageuses de plus de 7 µm est inconnu. Ce qui ajoute au mystère, c’est que certains d’entre eux ne sont pas ronds. Nous le savons grâce à la mission Pioneer Venus de la NASA. Étant donné que les particules, appelées particules de mode 3, ne sont pas sphériques, elles ne peuvent pas être des gouttelettes liquides.
« La nature et la composition des particules de mode 3 sont débattues avec les données actuellement disponibles », écrivent les auteurs, indiquant clairement que nous avons besoin de plus de données provenant d’une mission moderne.
Certains ont proposé que les particules pourraient être de l’acide sulfurique, mais les auteurs affirment que les données excluent cette hypothèse. S’il ne s’agit pas d’acide sulfurique, cela plaide en faveur de l’idée que la vie pourrait persister dans les nuages. « Ce résultat pourrait indiquer une chimie inconnue et est intriguant en ce qui concerne la présence possible de la « vie telle que nous la connaissons », qui ne peut pas résister à un environnement d’acide sulfurique concentré », expliquent les auteurs.
Il convient toutefois de noter que tous les scientifiques ne sont pas d’accord sur le fait que les grosses particules existent et que des erreurs d’étalonnage pourraient plutôt être responsables de leur détection.
Les auteurs exposent d’autres raisons pour lesquelles seule une mission biologique sur Vénus peut résoudre ces mystères. Les mesures in situ du programme Venera et des ballons VeGa suggèrent que l’atmosphère abrite des composés non volatils nécessaires à la vie. La vie telle que nous la connaissons nécessite des métaux, dont le fer. Venera a trouvé du fer, contrairement à VeGa. Encore un mystère qui attend d’être résolu.
Il existe d’autres composants inexpliqués dans l’atmosphère de Vénus. Il existe des gaz traces avec des profils d’abondance que les scientifiques ne peuvent pas expliquer. Venera et Pioneer y ont également trouvé de l’oxygène. Personne ne sait d’où il vient et c’est un sujet de discussion fréquent. D’autres détections chimiques ajoutent au mystère et à la complexité.
Ce qui est exaspérant dans l’étude de Vénus à distance, c’est que de nombreuses observations pourraient s’expliquer par des processus biotiques ou abiotiques. C’est pourquoi nous avons besoin d’une mission biologique.
« L’habitabilité des nuages vénusiens devrait également être explorée par de nouvelles missions in situ », explique l’auteur. De nombreux scientifiques sont d’accord avec eux, notamment la célèbre planétologue Sara Seager. En fait, Seager va encore plus loin, suggérant qu’une mission de retour d’échantillons est nécessaire.
Il y aura des missions vers Vénus à venir. Les missions VERITAS et DAVINCI de la NASA se dirigeront toutes deux vers Vénus, mais pas avant plusieurs années. DAVINCI enverra une sonde dans l’atmosphère de Vénus pour des observations in situ, tandis que VERITAS cartographiera la surface plus en détail.
En attendant, les données dont nous disposons sont les seules avec lesquelles les scientifiques doivent travailler. Même si les scientifiques sont ingénieux et déterminés, cela ne suffit pas.
Seule une mission sur Vénus exclusivement axée sur la biologie et la chimie peut résoudre les mystères de la planète.
Plus d’information:
Janusz J. Petkowski et al, Potentiel astrobiologique des anomalies chimiques de l’atmosphère de Vénus et autres propriétés inexpliquées des nuages, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2401.04708