Déterminer l'empreinte spectrale de la Terre pour trouver des planètes habitables

Publié par Adrien le 01/09/2019 à 08:00
Source: Université McGill
Deux astronomes de l'Université McGill ont constitué une empreinte spectrale de la Terre qui pourrait être utilisée pour repérer une planète capable d'accueillir des formes de vie hors de notre système solaire.

L'étudiante en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) Evelyn Macdonald et son directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...), le professeur Nicolas Cowan, ont utilisé les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de l'atmosphère de la Terre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est...) recueillies par le satellite (Satellite peut faire référence à :) SCISAT pendant plus de dix ans afin de constituer un spectre de transit, sorte d'empreinte digitale (Les digitales forment le genre Digitalis, environ 20 espèces de plantes herbacées...) de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) qui révèle la présence de molécules essentielles dans la recherche de mondes habitables. Ils s'emploient notamment à déceler la présence simultanée d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...) et de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...), signe pour les scientifiques d'une source organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) de ces composés sur la planète observée. On qualifie ce type de détection de "biosignature".

"Un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de chercheurs ont déjà tenté de simuler le spectre de transit de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), mais il s'agit là du premier spectre de transit infrarouge empirique de la Terre, a précisé le professeur Cowan. C'est ce qu'un astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) extraterrestre pourrait voir s'il observait un passage de la Terre."

Publiés le 28 août dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, les résultats de cette étude pourraient aider les scientifiques à déterminer quel type de signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) ils doivent chercher pour repérer des exoplanètes semblables à la Terre (planètes qui orbitent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'une autre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) que le Soleil). Le satellite SCISAT, conçu par l'Agence spatiale canadienne (L'Agence spatiale canadienne (ASC) ou en anglais Canadian Space Agency (CSA), est le service...), avait d'abord pour objectif d'aider les scientifiques à comprendre le phénomène d'appauvrissement de la couche d'ozone, en étudiant les particules dans l'atmosphère traversée par la lumière du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). En général, les astronomes peuvent dire quelles molécules sont présentes dans l'atmosphère des planètes en observant comment la lumière stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) change au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure qu'elle traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) l'atmosphère. Les instruments doivent attendre qu'une planète passe - ou effectue un transit - devant l'étoile pour enregistrer ces observations. Il est probable qu'avec des télescopes suffisamment sensibles, les astronomes puissent identifier des molécules telles que le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...), l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) ou la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), pouvant indiquer qu'une planète est habitable, voire habitée.

Le professeur Cowan expliquait la spectroscopie de transit des exoplanètes à un groupe réuni à l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur...) du lunch à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) spatial de McGill quand le professeur Yi Huang, expert en sciences atmosphériques et océaniques et membre de cet institut, a remarqué que la technique utilisée était semblable à celle d'études de l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose...) en période d'occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un...) du soleil effectuées par SCISAT.

Depuis la première découverte d'une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...) dans les années 90, les astronomes ont pu confirmer l'existence de 4 000 exoplanètes. Dans ce domaine relativement nouveau de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...), le Saint Graal consiste à trouver des planètes ayant le potentiel d'abriter la vie (La vie est le nom donné :) - une Terre 2.0.

Un système stellaire (Un système stellaire consiste en un petit nombre d'étoiles qui sont liées par...) très prometteur susceptible de contenir de telles planètes, TRAPPIST-1, sera ciblé par le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) James-Webb, projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) de collaboration entre la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...), l'Agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer...) canadienne et l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est...), qui devrait entrer en service en 2021. Evelyn Macdonald et Nicolas Cowan ont réussi à simuler un signal montrant ce à quoi on pourrait s'attendre d'une planète semblable à la Terre vu à travers la lentille de ce télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...).

Situé à 40 années-lumière de la Terre, le système stellaire de TRAPPIST-1 contient sept planètes dont trois ou quatre sont situées dans la zone désignée comme "habitable" où l'eau pourrait exister à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...). Les astronomes de McGill mentionnent que ce système pourrait se révéler une avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) prometteuse pour la recherche d'un signal semblable à celui de l'empreinte de la Terre, étant donné que les planètes orbitent autour d'une étoile naine M, plus petite et plus froide que le Soleil.

"L'étoile TRAPPIST-1 est une naine rouge (En astronomie, les naines rouges sont les étoiles les moins massives ; en-deçà, ce sont les...) assez près de nous, ce qui fait de ses planètes d'excellentes cibles pour la spectroscopie de transit, explique Mme Macdonald. Comme l'étoile est beaucoup plus petite que le Soleil, les planètes sont donc relativement faciles à observer. De plus, ces planètes orbitent près de l'étoile, elles passent donc devant elle à des intervalles de quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...). Bien sûr, même si une des planètes abritait la vie, nous ne nous attendons pas à ce que l'atmosphère qui l'entoure soit identique à celle de la Terre puisque l'étoile du système est très différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) du Soleil."

Dans leur analyse, les chercheurs affirment que le télescope Webb sera suffisamment sensible pour détecter le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) et la vapeur d'eau. Il pourrait même être en mesure de détecter la biosignature du méthane et de l'ozone s'il observait la planète cible assez longtemps.

Le professeur Cowan et ses collègues de l'Institut de recherche sur les exoplanètes (basé à Montréal) espèrent être parmi les premiers à détecter les signes de vie au-delà de notre planète. L'empreinte de la Terre assemblée par Evelyn Macdonald dans le cadre de son mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) de premier cycle pourrait indiquer aux autres astronomes ce qu'ils doivent tenter de repérer. L'étudiante entreprendra un doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement...) dans le domaine des exoplanètes à l'Université de Toronto (L'Université de Toronto (University of Toronto, U of T) est une université publique...) cet automne (L'automne est l'une des quatre saisons des zones tempérées. Elle se place entre l'été et...).

Le financement de ces travaux provient du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies et d'une bourse de recherche de premier cycle en sciences de McGill.

L'article "An empirical infrared transit spectrum of Earth: opacity windows (Windows est une gamme de systèmes d'exploitation produite par Microsoft, principalement destinées...) and biosignatures", signé par Evelyn J. R. Macdonald et Nicolas B. Cowan, a été publié en ligne le 28 août 2019 dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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