Même dans notre arrière-cour cosmique, le système solaire, de nombreuses questions restent ouvertes. Sur Vénus, il existe des formations similaires aux volcans, mais on ne sait pas si elles sont actives. La surface de Mars suggère qu’il y avait autrefois un vaste océan, mais la façon dont il a disparu reste incertaine. D’autre part, des détections récentes de composés chimiques pouvant indiquer la présence d’une activité biologique sur Mars et Vénus, appelées biosignatures, maintiennent en vie la recherche de vie en dehors de la Terre. Les réponses peuvent résider dans l’analyse de la lumière qui nous parvient de ces planètes, à travers les « empreintes digitales » que les molécules laissent dans le spectre de cette lumière.
Dans l’étude publiée aujourd’hui dans Atmosphèredes chercheurs de l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Faculté des sciences de l’Université de Lisbonne, Portugal) ont comparé des simulations obtenues avec le Planetary Spectrum Generator (PSG), un simulateur de spectre planétaire, avec des observations de la lumière infrarouge des planètes Vénus, Mars et Jupiter.
Grâce au PSG, développé par la NASA, l’équipe a pu expliquer les résultats de certaines observations et conclure que ce simulateur est un outil efficace pour étudier les abondances de composés chimiques présents en petites quantités dans les atmosphères planétaires.
L’un des composés chimiques analysés, le méthane, peut provenir à la fois de l’activité biologique et des processus géologiques. C’est pourquoi sa présence insaisissable sur Mars, avec détection par le vaisseau spatial Mars Express et l’absence de détection par le vaisseau spatial ExoMars TGO, reste un mystère.
« En faisant varier les paramètres de nos simulations, nous avons pu expliquer cette détection et cette non-détection de méthane sur Mars et comprendre les conditions et les lieux dans lesquels elles peuvent se produire. C’est une étape importante vers la clarification de l’association du méthane sur Mars avec l’existence possible de la vie », explique Pedro Machado (IA & Ciências ULisboa), co-auteur de cette étude.
Une autre inconnue sur la planète rouge, d’un grand intérêt également pour le domaine scientifique de la recherche de la vie en dehors de la Terre, l’astrobiologie, est le sort de la majeure partie de son eau. Les preuves suggèrent que cela coulait autrefois en abondance sur la planète et qu’une grande partie de l’hémisphère nord était autrefois un vaste océan. Aujourd’hui, Mars est un désert de glace.
« Connaître le rapport entre deux variantes de l’hydrogène, l’isotope du deutérium et l’hydrogène simple, nous aide à comprendre l’évolution temporelle de l’eau sur Mars. Le deutérium est un atome d’hydrogène lourd, son noyau contient un neutron de plus, donc l’eau, H2O, composée de un atome de deutérium et un atome d’hydrogène, HDO, sont plus lourds et s’échapperont plus difficilement dans l’espace.La comparaison de ce rapport au niveau global et local sur Mars, possible avec cette étude, nous donne des informations précieuses sur le devenir de l’eau martienne, » explique João Dias (IA & Ciências ULisboa), auteur principal de cette étude.
Également incluse dans cette étude, la phosphine peut être produite spontanément dans des environnements à haute pression et température en présence de phosphore et d’hydrogène, les deux éléments chimiques qui la constituent. « C’est ce qui se passe sur Jupiter, la phosphine étant l’un des responsables des bandes colorées dans l’atmosphère de cette géante gazeuse », explique Pedro Machado, « mais sur une planète rocheuse, comme la Terre, où ces conditions extrêmes n’existent pas, sa présence est associée à une activité biologique. »
Ainsi, lorsqu’en 2020 une étude a identifié de la phosphine dans les nuages de Vénus, la communauté scientifique s’est tournée vers cette planète. « D’autres études menées dans d’autres conditions ont montré que la phosphine pouvait ne pas être présente après tout ou être présente en quantités beaucoup plus faibles que celles initialement identifiées, ce que nous avons également pu reproduire », ajoute Pedro Machado.
Toujours sur Vénus, « le dioxyde de soufre est très important pour nous de savoir s’il y a une activité volcanique. En déterminant précisément l’abondance de ce composé à différentes altitudes, comme nous l’avons montré possible avec le PSG, nous pourrons conclure sur sa origine », ajoute João Dias.
« Ce travail est d’une grande importance pour les missions spatiales en cours de développement, comme EnVision, Ariel, et Mars Express, de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), dans lesquelles IA est impliquée, en nous indiquant les valeurs attendues pour ces substances chimiques. composants et permettant aux instruments qui sont conçus pour ces missions d’être optimisés pour détecter dans la plage des valeurs attendues », explique Pedro Machado, co-investigateur de ces missions.
« En particulier, des missions comme Ariel, qui étudieront les atmosphères de planètes en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil, les exoplanètes, bénéficient grandement de ce type d’études du système solaire, qui peut servir de modèle à ce que l’on espère pouvoir observer à l’extérieur. du système solaire », ajoute João Dias.
« Cette démonstration de l’efficacité du PSG est très importante pour la communauté scientifique, et l’IA est à la pointe de ces études en incluant dans son équipe Systèmes Planétaires des spécialistes à la fois de l’étude des atmosphères des planètes du système solaire et de la détection et caractérisation des exoplanètes », explique Pedro Machado.
João A. Dias et al, De l’évolution atmosphérique à la recherche d’espèces d’intérêt astrobiologique dans le système solaire – Études de cas utilisant le générateur de spectre planétaire, Atmosphère (2022). DOI : 10.3390/atmos13030461
Fourni par l’Université de Lisbonne