Le cas du méthane en tant que biosignature découle de son instabilité dans l’atmosphère de la planète. Étant donné que les réactions photochimiques détruisent le méthane atmosphérique, il doit être régulièrement renouvelé pour maintenir des niveaux élevés.
Thompson et al. évalué le contexte planétaire dans lequel la détection de méthane dans l’atmosphère d’une exoplanète pouvait être considérée comme un signe de vie incontournable. Crédit image : Sci-News.com.
“L’oxygène est souvent considéré comme l’une des meilleures biosignatures, mais il sera probablement difficile à détecter avec le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb”, a déclaré Maggie Thompson, étudiante diplômée à l’Université de Californie à Santa Cruz. .
“Malgré certaines études antérieures sur les biosignatures de méthane, il n’y avait pas eu d’évaluation à jour et dédiée des conditions planétaires nécessaires pour que le méthane soit une bonne biosignature.”
“Nous voulions fournir un cadre pour interpréter les observations, donc si nous voyons une planète rocheuse avec du méthane, nous savons quelles autres observations sont nécessaires pour qu’elle soit une biosignature convaincante.”
Dans leur étude, Thompson et ses collègues ont examiné une variété de sources non biologiques de méthane et évalué leur potentiel à maintenir une atmosphère riche en méthane.
Ceux-ci incluent les volcans; les réactions dans des contextes tels que les dorsales médio-océaniques, les cheminées hydrothermales et les zones de subduction tectonique ; et les impacts de comètes ou d’astéroïdes.
“Si vous détectez beaucoup de méthane sur une planète rocheuse, vous avez généralement besoin d’une source massive pour expliquer cela”, a déclaré le Dr Joshua Krissansen-Totton, également de l’Université de Californie à Santa Cruz.
“Nous savons que l’activité biologique crée de grandes quantités de méthane sur Terre, et probablement aussi sur la Terre primitive, car la fabrication de méthane est une chose assez facile à faire métaboliquement.”
Les sources non biologiques, cependant, ne pourraient pas produire autant de méthane sans générer également des indices observables sur ses origines.
Le dégazage des volcans, par exemple, ajouterait à la fois du méthane et du monoxyde de carbone à l’atmosphère, tandis que l’activité biologique a tendance à consommer facilement du monoxyde de carbone.
Les chercheurs ont découvert que les processus non biologiques ne peuvent pas facilement produire des atmosphères planétaires habitables riches à la fois en méthane et en dioxyde de carbone et avec peu ou pas de monoxyde de carbone.
Ils ont souligné la nécessité de prendre en compte l’ensemble du contexte planétaire lors de l’évaluation des biosignatures potentielles.
Ils ont conclu que, pour une planète rocheuse en orbite autour d’une étoile semblable au soleil, le méthane atmosphérique est plus susceptible d’être considéré comme une forte indication de la vie si l’atmosphère contient également du dioxyde de carbone, le méthane est plus abondant que le monoxyde de carbone et une planète extrêmement riche en eau. compositions peuvent être exclues.
“Une molécule ne vous donnera pas la réponse – vous devez prendre en compte le contexte global de la planète”, a déclaré Thompson.
“Le méthane est une pièce du puzzle, mais pour déterminer s’il y a de la vie sur une planète, vous devez tenir compte de sa géochimie, de la façon dont il interagit avec son étoile et des nombreux processus qui peuvent affecter l’atmosphère d’une planète à des échelles de temps géologiques.”
Les scientifiques ont également examiné diverses possibilités de faux positifs et fourni des lignes directrices pour évaluer les biosignatures de méthane.
“Il y a deux choses qui pourraient mal tourner – vous pourriez mal interpréter quelque chose comme une biosignature et obtenir un faux positif, ou vous pourriez ignorer quelque chose qui est une vraie biosignature”, a déclaré le Dr Krissansen-Totton.
“Avec cet article, nous voulions développer un cadre pour aider à éviter ces deux erreurs potentielles avec le méthane.”
L’article de l’équipe sera publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
_____
Maggie Thompson et al. 2022. Le cas et le contexte du méthane atmosphérique en tant que biosignature d’exoplanète. PNAS, dans la presse; doi : 10.1073/pnas.2117933119
