Si nous pouvions détecter une biosignature claire et sans ambiguïté sur une seule des milliers d’exoplanètes que nous connaissons, ce serait un moment énorme et révolutionnaire pour l’humanité. Mais c’est extrêmement difficile. Nous ne sommes tout simplement pas dans un endroit où nous pouvons être certains que ce que nous détectons signifie ce que nous pensons ou même espérons.
Mais et si nous regardions plusieurs mondes potentiels à la fois ?
Ce sont des hypothèses qui nous tourmentent. Chaque produit chimique que nous détectons dans l’atmosphère d’une exoplanète, même avec le puissant JWST, est accompagné d’un ensemble d’hypothèses. Nous n’en savons tout simplement pas encore assez pour qu’il en soit autrement. Cela nous place dans une situation difficile, compte tenu de l’ampleur de la question à laquelle nous essayons de répondre : existe-t-il de la vie au-delà de la Terre ?
« L’un des objectifs fondamentaux de l’astrobiologie est de détecter la vie en dehors de la Terre », écrivent les auteurs d’un nouvel article. Il s’intitule « Une biosignature agnostique basée sur la modélisation de la panspermie et de la terraformation » et c’est disponible sur le site de prépublication arXiv. Les auteurs sont Harrison B. Smith et Lana Sinapayen. Smith est membre de l’Institut des sciences de la Terre et de la vie de l’Institut de technologie de Tokyo au Japon, et Sinapayen des laboratoires informatiques Sony de Kyoto, au Japon.
L’objectif fondamental que les deux auteurs expriment est difficile à atteindre. « Cela s’avère être un défi exceptionnel en dehors de notre système solaire, où des hypothèses fortes doivent être formulées sur la manière dont la vie se manifesterait et interagirait avec sa planète », expliquent les auteurs.
Nous savons seulement comment fonctionne la biosphère terrestre, et nous devons supposer quelles pourraient être les similitudes avec d’autres planètes. Nous n’avons pas de consensus sur la façon dont les biosphères pourraient fonctionner. Nous ne sommes pas complètement ignorants, car la chimie et la physique rendent certaines choses possibles et d’autres impossibles. Mais nous ne sommes pas une autorité en matière de biosphères.
Les scientifiques sont très doués pour modéliser des choses et essayer de générer des réponses utiles, ainsi que pour générer des questions pertinentes auxquelles elles n’auraient peut-être pas pensé sans modèles. Dans ce travail, les deux auteurs ont adopté une approche différente pour comprendre la vie sur d’autres mondes et les efforts que nous pouvons déployer pour la détecter.
« Ici, nous explorons un modèle de vie se propageant entre les systèmes planétaires via la panspermie et la terraformation », écrivent les auteurs. « Notre modèle montre qu’à mesure que la vie se propage à travers la galaxie, des corrélations émergent entre les caractéristiques planétaires et l’emplacement et peuvent fonctionner comme une biosignature agnostique à l’échelle de la population. »
Le mot « agnostique » est ici clé. Cela signifie qu’ils visent à détecter une biosignature indépendante des hypothèses avec lesquelles nous sommes normalement confrontés. « Cette biosignature est agnostique car elle est indépendante de fortes hypothèses sur toute instanciation particulière de la vie ou caractéristique planétaire, en se concentrant sur une hypothèse spécifique de ce que la vie peut faire plutôt que de ce qu’elle peut être », expliquent les auteurs.
Cette approche est différente. Ils analysent les planètes en fonction de leurs caractéristiques observées, puis les regroupent en fonction de ces observations. Ensuite, ils examinent l’étendue spatiale des clusters eux-mêmes. Cela conduit à un moyen de donner la priorité aux planètes individuelles en fonction de leur potentiel à abriter la vie.
La panspermie et la terraformation jouent un rôle clé. Nous savons que les roches peuvent voyager entre les mondes, c’est ce qu’on appelle la lithopanspermie. De puissants impacts sur Mars ont projeté des roches dans l’espace, dont certaines sont finalement tombées sur Terre. Si des organismes dormants comme les spores pouvaient survivre au voyage, il est au moins possible que la vie se propage de cette façon.
La terraformation est pour la plupart explicite. C’est l’effort de concevoir un monde plus habitable. S’il existe d’autres civilisations technologiques spatiales, une hypothèse de travail utile est qu’elles finiront par terraformer d’autres mondes si elles durent assez longtemps. Quoi qu’il en soit, même la vie non technologique peut délibérément modifier son environnement. (Asseyez-vous et observez les castors de temps en temps.)
Les auteurs font un point intéressant concernant la panspermie et la terraformation. Ce sont deux choses que la vie fait déjà, en quelque sorte. « En fin de compte, nos postulats de panspermie et de terraformation ne sont que des caractéristiques bien comprises de la vie (prolifération via réplication et adaptation avec rétroaction environnementale bidirectionnelle), transmises à l’échelle planétaire et exécutées à une échelle interstellaire », écrivent-ils.
Le modèle des auteurs montre que la façon dont les planètes sont réparties autour des étoiles, ainsi que leurs autres caractéristiques, pourraient être des preuves de vie sans même tenter de détecter des biosignatures chimiques. C’est la partie agnostique de leur travail. C’est plus puissant qu’une lutte sur une planète à la fois pour détecter les biosignatures, même si cet effort est en proie à des hypothèses. Les planètes uniques avec des biosignatures détectées peuvent toujours être expliquées par quelque chose d’anormal. Mais c’est plus difficile à faire avec cette méthode agnostique.
« L’hypothèse selon laquelle la vie se propage via la panspermie et la terraformation nous permet de rechercher des biosignatures tout en renonçant à toute hypothèse forte non seulement sur les particularités de la vie (par exemple, son métabolisme) et l’habitabilité planétaire (par exemple, nécessiter de l’eau liquide à la surface), mais même sur l’étendue potentielle de la vie. structure et complexité chimique qui sous-tendent les systèmes vivants », expliquent les auteurs.
Nous sommes habitués à réfléchir à des produits chimiques spécifiques et aux types d’atmosphères dont disposent les exoplanètes pour déterminer la présence de biosignatures. Mais ce n’est pas ainsi que cela fonctionne. Ce modèle est agnostique, il ne s’agit donc pas vraiment de biosignatures chimiques spécifiques. Il s’agit davantage des modèles et des groupes que nous pourrions détecter dans les populations de planètes et qui pourraient signaler la présence de vie via la panspermie et la terraformation.
Les planètes terraformées peuvent être identifiées à partir de leur regroupement, affirment les auteurs. En effet, lorsqu’elles sont terraformées, les planètes doivent refléter la planète d’origine.
Il existe des obstacles à cette méthode qui limitent son utilité et sa mise en œuvre. Selon les auteurs, ils doivent identifier «… des moyens spécifiques par lesquels une meilleure compréhension des processus astrophysiques et planétaires améliorerait notre capacité à détecter la vie».
Mais même sans plus de détails, la méthode suscite la réflexion et est créative. En fin de compte, le modèle et la méthode des auteurs conduisent à une nouvelle façon de penser les hiérarchies de la vie et la manière dont ces hiérarchies pourraient être reproduites sur d’autres planètes.
Si cette méthode est renforcée et plus pleinement développée, qui sait à quoi elle pourrait conduire ?
Plus d’information:
Harrison B. Smith et al, Une biosignature agnostique basée sur la modélisation de la panspermie et de la terraformation, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2403.14195