Vie sur Vénus: ce que dévoilent les spectres infrarouges

Publié par Redbran le 17/10/2020 à 09:00
Source: Observatoire de Paris
Une équipe internationale, coordonnée par des chercheurs de l'Observatoire de Paris - PSL, au LESIA, a recherché la signature de PH3 (Phosphine) sur Vénus dans des spectres infrarouges. La valeur obtenue est bien plus faible que celle annoncée récemment dans la presse par l'équipe britannique de J. Greaves. L'étude est à paraître à la fin du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) d'octobre 2020 dans la revue Astronomy & Astrophysics.


Le spectre de Vénus (barres d'erreur noires, 3-sigma), intégré sur l'ensemble du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.), enregistré avec l'instrument TEXES le 28 mars 2015, comparé à trois modèles calculés avec différentes abondances de la phosphine (La phosphine est le nom commun de l'hydrure de phosphore (nom IUPAC : phosphane).) PH3. Une raie (Raie [ʀɛ] est un nom vernaculaire ambigu qui correspond en français à de nombreuses espèces de poissons regroupées dans plusieurs ordres du super-ordre Euselachii. Les rajiformes sont quelquefois...) du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2. C'est donc...), présent en abondance dans l'atmosphère de Vénus (L'atmosphère de Vénus a été découverte en 1761 par le polymathe russe Mikhaïl Lomonossov. Elle est plus dense et épaisse que celle de la Terre. La température et la pression à la surface sont...), est aussi visible dans le spectre. La pente du spectre TEXES est due à l'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...) du spectre de Vénus par une raie de vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) de l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose de 78,08 % d'azote, 20,95 % d'oxygène, 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde de carbone et des traces d'autres gaz....). Il n'y a pas de trace (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la...) de phosphine à l'endroit de la transition de PH3.

L'annonce récente par l'équipe de J. Greaves de la détection de la phosphine PH3 dans les nuages de Vénus, à partir de mesures radio, a suscité un grand intérêt dans le public compte tenu des implications possibles de cette découverte concernant la présence de traces de vie (La vie est le nom donné :) sur la 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 équilibre hydrostatique, c'est-à-dire...).

Suite à cette annonce, une équipe internationale, coordonnée par des chercheurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des...), au Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...), a recherché la signature de PH3 dans des spectres infrarouges de Vénus enregistrés en mars 2015 avec le spectro-imageur TEXES (Texas Echelon (Echelon est un nom de code utilisé pendant de nombreuses années par les services de renseignements des États-Unis pour désigner une base d'interception des satellites commerciaux....) Cross Echelle Spectrograph) monté à l'IRTF (InfraRed Telescope Facility), à l'Observatoire de Maunakea (Hawaii).


Structures nuageuses dans l'atmosphère de Vénus révélées par des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) en ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.). NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme...)
Les chercheurs ont observé 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 des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte...) (10,47 microns) correspondant à une transition vibrationnelle de PH3 bien isolée d'autres bandes possibles, mais n'ont pas trouvé de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal,...) de la raie en question. Ils en ont déduit une limite supérieure de 5 ppbv (partie par 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...) en volume) pour la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) partielle de PH3 au niveau du sommet des nuages.

Cette valeur est quatre fois plus faible que la valeur déduite par J. Greaves et ses collègues (20 ppbv), dans l'hypothèse d'un rapport de mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) constant avec l'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...) au-dessus des nuages. Cette nouvelle mesure apporte une contrainte forte sur l'abondance maximale de la phosphine au sommet des nuages.

Les deux résultats ne peuvent être réconciliés que si l'on admet que la phosphine est présente seulement dans la haute mésosphère (La mésosphère est la couche de l'atmosphère terrestre comprise entre 50 km d'altitude, au-dessus de la stratosphère et 90 km d'altitude. La frontière avec la couche supérieure s'appelle la mésopause.), à des niveaux non observables par spectroscopie infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.), ou si l'on considère que l'abondance de phosphine peut varier avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

En conclusion, une détection de la phosphine à d'autres longueurs d'onde reste indispensable pour confirmer l'existence de cette molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) dans l'atmosphère de Vénus.

Référence:
- A stringent upper limit of the PH3 abundance at the cloud top of Venus , T. Encrenaz et al. Astronomy & Astrophysics, 2020, in press
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