Le 11 septembre, une étude a rapporté des observations de l’exoplanète K2-18 b par le télescope spatial James Webb (JWST), le télescope spatial le plus puissant jamais construit. Le spectre de l’exoplanète a révélé la présence de méthane et de dioxyde de carbone, mais pas d’ammoniac, confortant l’hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir un océan d’eau sous l’atmosphère riche en hydrogène de K2-18 b.

Mais la découverte qui a fait le plus grand bruit, notamment dans les médias, est que le spectre de l’exoplanète laisse entrevoir la présence de sulfure de diméthyle (DMS), une molécule qui, sur Terre, n’est produite que par la vie.

Mais est-il trop tôt pour s’enthousiasmer et quelles informations supplémentaires sont nécessaires pour confirmer s’il y a vraiment de la vie sur l’exoplanète ?

Qu’est-ce que K2-18b ?

K2-18 b est une exoplanète, d’un rayon de 2,6 fois celui de la Terre, en orbite autour de l’étoile naine froide K2-18 dans la zone habitable, une région autour d’une étoile où l’eau peut exister à l’état liquide à la surface d’une planète. Elle se trouve à 120 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Lion.

Les exoplanètes comme K2-18 b – également connues sous le nom de « sous-Neptune » car leur taille se situe entre la Terre et Neptune – ne ressemblent à rien d’autre qui existe dans notre système solaire et sont difficiles à explorer car elles sont souvent éclipsées par l’éblouissement. de leurs étoiles mères beaucoup plus grandes.

« C’est un type de planète très particulier car c’est quelque chose que nous n’avons pas dans le système solaire », explique Joanna Barstow, planétologue spécialisée dans l’étude de l’atmosphère des exoplanètes. « Ce qui est proposé pour cette planète, c’est qu’elle pourrait être une planète du « cas intermédiaire » contenant un peu d’hydrogène et d’hélium, mais aussi beaucoup d’eau – un monde hycéen. »

Barstow explique que K2-18 b est la seule planète de ce type en termes de température et de composition de son atmosphère. «C’est une sorte de Neptune miniature. Nous savons qu’il y a beaucoup d’hydrogène et d’hélium, mais nous ne savons pas vraiment ce qu’est l’intérieur. Nous avons encore beaucoup à apprendre sur le fonctionnement de la chimie sur des planètes comme celle-ci et même avec la meilleure volonté du monde et les meilleurs modèles, nous ne parvenons certainement pas à capturer tous les processus susceptibles de se produire.

Qu’ont trouvé exactement les chercheurs ?

Selon les chercheurs, le spectre a révélé du méthane et du dioxyde de carbone avec des niveaux de confiance respectivement de 5σ et 3σ (plus la valeur sigma est élevée, moins la découverte est susceptible d’être due à une erreur ou au hasard. Dans la plupart des cas, 5σ est considéré comme l’étalon-or. pour la signification).

Le méthane s’est révélé assez insaisissable dans les atmosphères planétaires, explique Barstow, affirmant qu’il était « tout à fait satisfaisant » d’avoir la confirmation de la présence de méthane dans l’atmosphère de K2-18 b. « Ce sont de belles détections confiantes, je peux certainement être convaincue que c’est là », ajoute-t-elle.

En plus de trouver du méthane et du dioxyde de carbone, ils n’ont pas détecté d’ammoniac, ce qui est conforme aux attentes d’un monde hycéen.

En outre, ils ont découvert des « signes potentiels » de DMS et, bien que les preuves, avec un degré de confiance d’environ 1σ, soient loin d’être aussi élevées que celles du méthane et du dioxyde de carbone, la découverte a fait sensation.

Pourquoi la découverte du sulfure de diméthyle sur une exoplanète serait-elle si excitante ?

C’est la première fois que des astronomes détectent une odeur de DMS sur une planète en orbite autour d’une étoile lointaine. Selon les chercheurs, cette éventuelle détection est significative car elle conforte l’hypothèse selon laquelle K2-18 b est un monde hycéen et qu’il pourrait y avoir de la vie là-bas. Sur Terre, le DMS est un sous-produit d’organismes vivants, majoritairement produit par le phytoplancton.

Mais – et c’est un grand mais – au sein de la communauté scientifique, il existe un bon scepticisme quant à cette découverte en raison de la faible certitude de la détection.

«Il s’agit d’une détection très provisoire», déclare Barstow. « Il est vraiment difficile de parler de choses comme celle-ci dans l’environnement médiatique, car nous sommes évidemment excités si nous voyons quelque chose de nouveau et d’intéressant sur une planète comme celle-ci, en particulier s’il s’agit d’une molécule qui pourrait éventuellement être associée à la vie. [But] vous devez être très prudent dans la façon dont vous interprétez cela, parce que… prétendre qu’il doit être d’origine biologique est une très grande affirmation. Il y a généralement autre chose que vous pouvez concevoir, si vous y réfléchissez suffisamment, qui pourrait vous amener à réaliser [the DMS].’

« Tout le monde, y compris les auteurs de cet article, hésiterait beaucoup à mentionner les extraterrestres ou la vie à ce stade. »

Karin Öberg, astrochimiste à l’Université Harvard, affirme que l’inférence potentielle du DMS n’est pas la même que sa détection. «Les auteurs affirment que «le spectre suggère également des signes potentiels de sulfure de diméthyle», dit-elle. « Cela signifie qu’ils ont inclus le DMS dans leur modèle atmosphérique et n’en ont trouvé aucune preuve *significative*. »

Ce n’est pas la première fois que l’enthousiasme est attisé prématurément concernant d’éventuelles preuves de vie sur une autre planète. En septembre 2020, la détection de phosphine – un autre indicateur de la présence de vie – dans la haute atmosphère de Vénus a provoqué une émotion similaire.

Cependant, de nombreux scientifiques étaient sceptiques, certains n’ayant trouvé aucune preuve statistique solide de la présence de phosphine dans l’atmosphère de Vénus et l’opinion dominante était qu’il était trop tôt pour dire s’il y avait ou non de la phosphine sur Vénus.

Comment a été faite la découverte ?

Les chercheurs ont effectué leurs observations à l’aide du James Webb Space Telescope (JWST), un grand télescope infrarouge lancé en 2021. Le JWST dispose de quatre instruments dotés de détecteurs capables de détecter un rayonnement infrarouge extrêmement faible sur une large gamme de longueurs d’onde. Cette étude examinait les longueurs d’onde dans la plage de 0,9 à 5,2 µm.

Lorsqu’un objet comme une planète est éclairé par une étoile, il absorbe une partie de cette lumière et en émet d’autres parties en fonction de sa composition. L’analyse du spectre de lumière émise par une planète peut révéler des informations sur ses propriétés physiques, notamment sa température, sa masse et sa composition chimique. Les atomes et les molécules présents en abondance dans l’atmosphère de la planète produisent une « empreinte chimique » unique dans le spectre qui peut être utilisée pour déterminer quelles espèces chimiques sont présentes et peut également révéler une multitude d’informations sur les conditions physiques.

Barstow explique que la plupart des planètes que les scientifiques connaissent en détail sont très proches de leur étoile mère et, par conséquent, il existe une probabilité raisonnable qu’à un moment donné de leur orbite, elles passent entre leur étoile mère et la Terre.

«Lorsque cela se produit, une partie de la lumière émise par l’étoile traverse l’atmosphère de la planète», explique-t-elle. ‘[To] avoir un aperçu de [composition of] dans l’atmosphère, nous mesurons une très petite différence dans la lumière des étoiles lorsque la planète est devant l’étoile par rapport à ce que nous voyons lorsque la planète n’est pas devant l’étoile… et nous mesurons également la variation de cela tremper [in brightness] en fonction de la longueur d’onde.

Comment les scientifiques pourront-ils confirmer la présence ou non de sulfure de diméthyle ?

Les prochaines étapes de l’étude de K2-18 b nécessiteront davantage d’investigations théoriques pour comprendre les processus atmosphériques en jeu, ainsi que davantage d’observations.

Selon les scientifiques, les prochaines observations du JWST devraient permettre de confirmer si le DMS est présent dans l’atmosphère de K2-18 b à des niveaux significatifs.

Cependant, comme le dit Öberg, même si le DMS était confirmé, cela ne constitue pas une preuve de vie. «Il existe des voies possibles de formation abiotique du DMS sur ce type de planète», ajoute-t-elle.

Les chercheurs affirment que si l’abondance du DMS est confirmée sur K2-18 b par de futures observations, ce résultat signifierait soit une grande quantité de vie dans les océans, soit qu’une nouvelle théorie serait nécessaire pour expliquer la production abiotique de ce produit chimique sur ce type de planètes.

Donc, pour l’instant, nous devrions contenir notre enthousiasme à l’idée qu’il puisse y avoir de la vie là-bas. « Nous ne pouvons pas conclure hâtivement que c’est la vie à chaque fois que nous trouvons quelque chose auquel nous ne nous attendions pas », note Barstow.