Un possible marqueur de vie découvert sur Vénus

Publié par Redbran le 16/09/2020 à 09:00
Source: ESO
Une équipe internationale d'astronomes a annoncé la découverte d'une molécule rare - la phosphine - au sein des nuages de Vénus. Sur Terre, ce gaz est produit, soit de façon industrielle, soit par des microbes proliférant dans des environnements dépourvus d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.). Des décennies durant, les astronomes ont envisagé que la haute atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) vénusienne puisse abriter des formes de vie (La vie est le nom donné :) microbienne - éloignée de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) brûlante mais devant tolérer une acidité élevée. La détection de phosphine (La phosphine est le nom commun de l'hydrure de phosphore (nom IUPAC : phosphane).) pourrait révéler la présence d'une telle vie "aérienne" extraterrestre.


De la phosphine détectée dans l'atmosphère de Vénus

Sur cette vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) figure Vénus, notre voisine dans le Système Solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système planétaire) : les...), où les scientifiques ont confirmé la détection de molécules de phosphine, représentées au sein du cadre. Les molécules ont été découvertes à l'intérieur des nuages composant la haute atmosphère vénusienne, au sein de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) collectées par le Télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter...) James Clerk Maxwell (James Clerk Maxwell (13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse - 5 novembre 1879) est un physicien et mathématicien écossais. Il est principalement...) et le Vaste Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit...) (Sub-)Millimétrique de l'Atacama dont l'ESO est partenaire.Des décennies durant, les astronomes ont envisagé la possibilité que la vie puisse exister dans les nuages de la haute atmosphère vénusienne. La détection de phosphine pourrait plaider en faveur de l'existence d'une vie extraterrestre (La vie extraterrestre désigne toute forme de vie existant ailleurs que sur la planète Terre. Son existence reste hypothétique. En effet, aucune vie extraterrestre...) "aérienne".

Crédit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech

"Lorsque nous avons décelé les premiers indices de la présence de phosphine dans le spectre de Vénus, nous avons ressenti une véritable émotion !" déclare Jane Greaves de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Cardiff au Royaume-Uni, responsable de l'équipe et première découvreuse des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier pilier de...) de phosphine dans les relevés d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) du James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) qu'opère l'Observatoire Est Asiatique à Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un État des États-Unis situé dans l'océan Pacifique, à environ 3 900...). La confirmation de cette hypothèse nécessita l'utilisation des 45 antennes du Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l'Atacama (ALMA) au Chili, un télescope doté d'une résolution plus élevée dont l'Observatoire Européen Austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) (ESO) est partenaire. L'un et l'autre instruments ont observé Vénus à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) voisine du millimètre, bien supérieure à celle que l'oeil est en mesure d'apercevoir - seuls les télescopes implantés à haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.) sont capables de la détecter avec efficacité.

L'équipe internationale, composée de chercheurs du Royaume-Uni, des Etats-Unis et du Japon, estime que la phosphine est présente en de faibles concentrations dans les nuages de Vénus - elle représenterait seulement une vingtaine de molécules sur un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) d'un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...). Suite à leurs observations, ils ont mené une série de calculs basés sur des scénarios envisageant une possible origine naturelle mais non biologique de la phosphine sur cette planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...). Parmi les sources envisagées figuraient la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...), des minéraux de surface propulsés en altitude, les volcans, et même la foudre (La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui se produit lorsque de l'électricité statique s'accumule entre des nuages d'orage ou entre un tel nuage et...). Aucun de ces processus non biologiques ne s'avéra toutefois en mesure de produire plus d'un dix millième de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) de phosphine détectée par les télescopes.


Sur cette vue d'artiste figurent la surface et l'atmosphère vénusiennes, ainsi que les molécules de phosphine. Ces molécules flottent dans les nuages de Vénus poussés par les vents, à des altitudes comprises entre 55 et 80 km, absorbant une partie des ondes millimétriques produites à plus basse altitude. Elles ont été détectées au sein de nuages composant la haute atmosphère vénusienne, dans des données collectées par le Télescope James Clerk Maxwell et le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l'Atacama dont l'ESO est partenaire.

Crédit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada

Aux dires de l'équipe, produire sur Vénus la quantité de phosphine observée (un composé d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et de phosphore) requerrait aux organismes terrestres de travailler à 10 % seulement de leurs capacités maximales. Les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...) terrestres sont naturellement des productrices de phosphine: elles extraient le phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) des minéraux ou de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) biologique, lui ajoutent de l'hydrogène puis rejettent de la phosphine dans leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...). Les organismes vénusiens diffèrent probablement de leurs cousins terrestres. Toutefois, ils pourraient s'avérer être à l'origine de la phosphine détectée au sein de l'atmosphère vénusienne.

La découverte de phosphine au sein des nuages de Vénus constitua une véritable surprise. Toutefois, les chercheurs ont confiance dans le résultat obtenu. "A notre grand soulagement, les conditions d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) de suivi de Vénus par le réseau ALMA étaient favorables, Vénus étant alors visible sous un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) approprié depuis la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....). Le traitement des données s'avéra cependant particulièrement délicat, ALMA n'étant pas conçu pour détecter de très subtils effets au sein d'objets particulièrement brillants telle la planète Vénus" précise Anita Richards du Centre Régional d'ALMA au Royaume-Uni et de l'Université de Manchester, par ailleurs membre de l'équipe. "Finalement, nous avons pu constater que l'un et l'autre instruments avaient effectué la même observation - une faible absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux...) à la longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte...) correspondant au gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière...) de phosphine, où les molécules sont rétroéclairées par les nuages de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) plus élevée situés à moindre altitude" ajoute Jane Greaves, l'auteur principal de l'article publié ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) au sein de la revue Nature Astronomy.


Sur cette représentation artistique figure une image réelle de Vénus capturée par ALMA dont l'ESO est partenaire, à laquelle ont été superposés deux spectres acquis, l'un par ALMA (en blanc), l'autre par le télescope James Clerk Maxwell (JCMT, en gris).

Le creux dans le spectre de Vénus acquis par le JCMT a offert la première preuve de l'existence de phosphine sur la planète, tandis que le spectre plus détaillé d'ALMA a confirmé que ce possible marqueur de vie est bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue pour exprimer la puissance du son. Grandeur sans dimension en dehors du...) et bien présent au sein de l'atmosphère vénusienne.

Les molécules de phosphine flottent parmi les nuages de la haute atmosphère vénusienne, absorbant en partie les ondes millimétriques produites à plus basse altitude. L'observation de la planète à des longueurs d'onde millimétriques a permis aux astronomes de capturer la signature de l'absorption de la phosphine parmi leurs données, sous la forme d'un creux de l'émission de la lumière en provenance de la planète.

Crédit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory)

Clara Sousa Silva de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) du Massachussets aux Etats-Unis et membre de l'équipe, a étudié la forme gazeuse de la phosphine en sa qualité de "biosignature" de la vie non consommatrice d'oxygène sur des planètes orbitant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) d'autres étoiles - la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) normale produisant si peu d'oxygène. Aux dires de Clara Sousa Silva, "détecter de la phosphine sur Vénus constitue un événement totalement inattendu ! Cette découverte soulève de nombreuses questions, concernant notamment la capacité des organismes à survivre dans un tel environnement. Sur Terre, certains microbes peuvent supporter la présence d'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique...) à hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de 5 % au sein de leur environnement. Les nuages de Vénus sont quant à eux quasi entièrement composés d'acide."

L'équipe estime que sa découverte est particulièrement importante, en ce qu'elle permet d'écarter de nombreux autres processus de fabrication de la phosphine. Elle reconnaît toutefois que la confirmation de la présence de vie au sein de l'atmosphère vénusienne requiert des études plus poussées. Bien que les nuages composant la haute atmosphère vénusienne bénéficient de températures clémentes, voisines de 30 degrés Celsius, ils sont incroyablement acides - composés de 90 % d'acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.), ce qui pose des problèmes majeurs aux microbes tentant d'y survivre.

Leonardo Testi, astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'ESO et Directeur des Opérations Européennes du réseau ALMA, n'a pas participé à cette étude mais conclut comme suit: "La production non-biologique de phosphine sur Vénus est exclue par notre compréhension actuelle de la chimie de la phosphine dans l'atmosphère des planètes rocheuses. Confirmer l'existence de vie au sein de l'atmosphère vénusienne constituerait une avancée majeure dans le domaine de l'astrobiologie. Il est indispensable de donner suite à ce passionnant résultat au travers d'autres études théoriques et observationnelles, afin d'exclure la possibilité que la phosphine puisse, sur d'autres planètes rocheuses, avoir une origine chimique différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans...) de celle que nous lui connaissons sur Terre".

D'autres observations de Vénus et des planètes rocheuses situées en dehors de notre Système Solaire, au moyen notamment du futur Extremely Large Telescope, pourraient contribuer à déterminer la ou les source(s) de phosphine à leur surface, et donc des traces de vie extraterrestre.

Cette animation figure une impression d'artiste de la planète Vénus, notre voisine dans le Système Solaire, où les scientifiques ont confirmé la détection de molécules de phosphine représentées dans le cadre inséré à la fin de la vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type photochimique....). Les molécules ont été découvertes à l'intérieur des nuages composant la haute atmosphère vénusienne, au sein de données collectées par le Télescope James Clerk Maxwell et le Vaste Réseau (Sub-)Millimétrique de l'Atacama dont l'ESO est partenaire. Des décennies durant, les astronomes ont envisagé la possibilité que la vie puisse exister dans les nuages de la haute atmosphère vénusienne. La détection de phosphine pourrait plaider en faveur de l'existence d'une vie extraterrestre "aérienne".

Crédit: ESO/M. Kornmesser/L. Calçada & NASA/JPL/Caltech
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