Lorsque les membres d'équipage du vaisseau spatial Enterprise se mettent en orbite autour d'une nouvelle planète, l'une des premières choses qu'ils font est de rechercher des formes de vie. Ici, dans le monde réel, les chercheurs tentent depuis longtemps de découvrir comment détecter sans ambiguïté les signes de vie sur des exoplanètes éloignées.
Ils sont maintenant un pas de plus vers cet objectif, grâce à une nouvelle technique de télédétection qui s'appuie sur une bizarrerie de la biochimie provoquant une spirale de la lumière dans une direction particulière et produisant un signal assez unique. La méthode, décrite dans un récent article publié dans la revue Astrobiology, pourrait être utilisée à bord d'observatoires spatiaux et aider les scientifiques à savoir si l'univers contient des êtres vivants comme nous.
Ces dernières années, la détection de la vie à distance est devenue un sujet d'un immense intérêt car les astronomes ont commencé à capter la lumière des planètes en orbite autour d'autres étoiles, qui peut être analysée pour déterminer quel type de produits chimiques ces mondes contiennent. Les chercheurs aimeraient trouver un indicateur qui pourrait définitivement leur dire s'ils regardent ou non une biosphère vivante.
Par exemple, la présence d'un excès d'oxygène dans l'atmosphère d'une exoplanète pourrait être un bon indice que quelque chose respire à sa surface. Mais il existe de nombreuses façons dont les processus non vivants peuvent générer des molécules d'oxygène et amener les observateurs distants à croire qu'un monde regorge de vie.
Par conséquent, certains chercheurs ont suggéré de rechercher des chaînes de molécules organiques. Ces produits chimiques vivants se présentent sous deux formes - une version pour droitier et une version pour gaucher qui sont comme des images inversées l'une de l'autre. Dans la nature, la nature produit des quantités égales de ces molécules pour droitiers et gauchers.
"La biologie brise cette symétrie", a déclaré à Live Science Frans Snik, astronome de l'Université de Leiden aux Pays-Bas et co-auteur du nouveau document. "C'est la différence entre la chimie et la biologie."
Sur Terre, les créatures vivantes sélectionnent une "main" moléculaire et s'y tiennent. Les acides aminés qui composent les protéines de votre corps sont tous des versions gauchers de leurs molécules respectives.
Lorsque la lumière interagit avec de longues chaînes de ces arrangements à différentes mains, elle se polarise circulairement, ce qui signifie que ses ondes électromagnétiques se déplaceront dans des spirales dans le sens horaire ou antihoraire. Les molécules inorganiques ne confèrent généralement pas cette propriété aux rayons de lumière.
Dans des travaux antérieurs publiés dans le Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Snik et ses collègues ont examiné des feuilles de lierre anglais fraîchement cueillies dans leur laboratoire et regardé la chlorophylle (un pigment vert) créer une lumière polarisée circulairement. À mesure que les feuilles se décomposaient, le signal de polarisation circulaire devenait de plus en plus faible, jusqu'à ce qu'il disparaisse complètement.
L'étape suivante consistait à tester la technique sur le terrain, et les chercheurs ont donc pris un instrument qui détecte une telle polarité sur le toit de leur bâtiment à la Free University Amsterdam et l'a dirigé vers un terrain de sport voisin. Ils étaient perplexes de ne voir aucune lumière polarisée circulairement, a déclaré Snik, jusqu'à ce qu'ils se rendent compte que c'était l'un des rares terrains de sport aux Pays-Bas utilisant du gazon artificiel. Lorsque les chercheurs ont pointé leur détecteur sur une forêt à quelques kilomètres de là, le signal polarisé circulairement est venu fort et clair.
La question à un million de dollars est de savoir si les organismes d'un autre monde présenteraient ou non un favoritisme similaire pour les molécules à une seule main, a déclaré Snik. Il pense que c'est un assez bon pari, car les produits chimiques à base de carbone s'intègrent mieux lorsqu'ils partagent tous la même légèreté.
Son équipe conçoit actuellement un instrument qui pourrait être transporté par avion jusqu'à la Station spatiale internationale et cartographier le signal de polarisation circulaire de la Terre pour mieux comprendre à quoi pourrait ressembler une signature analogue à la lumière d'une planète lointaine.
Ce sera un défi extrême mais utile, a déclaré à Live Science Edward Schwieterman, astronome et astrobiologiste à l'Université de Californie, Riverside, qui n'était pas impliqué dans le travail. Capturer la lumière d'une exoplanète signifie bloquer la lumière de son étoile parente, qui est généralement environ 10 milliards de fois plus lumineuse, a-t-il ajouté. Si le monde est vivant, seule une infime partie de sa lumière contiendra le signal de polarisation circulaire.
"Le signal est petit, mais le niveau d'ambiguïté est également faible", a déclaré Schwieterman, rendant la méthode utile malgré sa difficulté.
Les futurs énormes télescopes spatiaux, tels que l'observatoire LUVOIR (Large UV Optical Infrared Surveyor), pourraient être en mesure de révéler cette faible signature. LUVOIR n'est encore qu'un concept, mais aurait un diamètre de miroir six fois plus large que celui du télescope spatial Hubble et pourrait probablement voler au milieu des années 2030, estiment les responsables.
Snik pense que la technique de polarisation circulaire pourrait également être appliquée plus près de chez soi, sur un instrument piloté vers des lunes potentiellement habitables dans le système solaire externe comme Europa ou Enceladus. En visant un tel détecteur sur ces mondes gelés, les scientifiques pourraient voir le signal des créatures vivantes.
"Peut-être que notre première détection de vie extraterrestre se fera dans notre arrière-cour", a déclaré Snik.
Note de l'éditeur: Cette histoire a été corrigée pour noter que l'équipe de recherche de Snik a mené ses expériences sur le terrain à l'Université libre d'Amsterdam, pas à l'Université de Leiden. Il a également été mis à jour pour inclure un lien vers la version finale publiée des recherches de Snik dans le Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
