Dans la chasse à la vie extraterrestre, les scientifiques ont tendance à adopter ce que l'on appelle «l'approche des fruits à basse altitude». Cela consiste à rechercher des conditions similaires à celles que nous vivons ici sur Terre, qui comprennent l'oxygène, les molécules organiques et beaucoup d'eau liquide. Chose intéressante, certains des endroits où ces ingrédients sont présents en abondance comprennent les intérieurs de lunes glacées comme Europa, Ganymède, Encelade et Titan.
Alors qu'il n'y a qu'une seule planète terrestre dans notre système solaire qui est capable de soutenir la vie (la Terre), il existe plusieurs «mondes océaniques» comme ces lunes. Pour aller plus loin, une équipe de chercheurs du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a mené une étude qui a montré que les lunes glacées potentiellement habitables avec les océans intérieurs sont beaucoup plus susceptibles que les planètes terrestres de l'Univers.
L'étude, intitulée «Subsurface Exolife», a été réalisée par Manasvi Lingam et Abraham Loeb du Harvard Smithsonain Center for Astrophysics (CfA) et de l'Institute for Theory and Computation (ITC) de l'Université Harvard. Pour les besoins de leur étude, les auteurs considèrent tout ce qui définit une zone habitable circumstellaire (alias «Goldilocks Zone») et la probabilité qu'il y ait de la vie à l'intérieur des lunes avec les océans intérieurs.
Pour commencer, Lingam et Loeb traitent de la tendance à confondre les zones habitables (ZH) avec l'habitabilité, ou à traiter les deux concepts comme interchangeables. Par exemple, les planètes qui sont situées dans une HZ ne sont pas nécessairement capables de soutenir la vie - à cet égard, Mars et Vénus sont de parfaits exemples. Alors que Mars est trop froid et que l'atmosphère est trop mince pour soutenir la vie, Vénus a subi un effet de serre galopant qui l'a fait devenir un endroit chaud et infernal.
D'un autre côté, les corps situés au-delà des zones franches ont été trouvés capables d'avoir de l'eau liquide et les ingrédients nécessaires pour donner vie. Dans ce cas, les lunes d'Europe, Ganymède, Encelade, Dioné, Titan et plusieurs autres servent d'exemples parfaits. Grâce à la prévalence de l'eau et du chauffage géothermique causés par les forces de marée, ces lunes ont toutes des océans intérieurs qui pourraient très bien soutenir la vie.
Comme Lingam, un chercheur post-doctoral à l'ITC et au CfA et l'auteur principal de l'étude, a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«La notion conventionnelle d'habitabilité planétaire est la zone habitable (HZ), à savoir le concept selon lequel la« planète »doit être située à la bonne distance de l'étoile de telle sorte qu'elle puisse être capable d'avoir de l'eau liquide à sa surface. Cependant, cette définition suppose que la vie est: (a) basée sur la surface, (b) sur une planète en orbite autour d'une étoile, et (c) basée sur de l'eau liquide (comme solvant) et des composés de carbone. En revanche, notre travail assouplit les hypothèses (a) et (b), bien que nous conservions toujours (c). »
En tant que tels, Lingam et Loeb élargissent leur considération de l'habitabilité pour inclure des mondes qui pourraient avoir des biosphères souterraines. De tels environnements vont au-delà des lunes glacées telles qu'Europa et Encelade et pourraient inclure de nombreux autres types d'environnements souterrains profonds. En plus de cela, il a également été émis l'hypothèse que la vie pourrait exister dans les lacs de méthane de Titan (c'est-à-dire les organismes méthanogènes). Cependant, Lingam et Loeb ont choisi de se concentrer sur les lunes glacées à la place.
«Même si nous considérons la vie dans les océans souterrains sous des enveloppes de glace / roche, la vie pourrait également exister dans des roches hydratées (c'est-à-dire avec de l'eau) sous la surface; ce dernier est parfois appelé la vie souterraine », a déclaré Lingam. «Nous n'avons pas exploré la deuxième possibilité car bon nombre des conclusions (mais pas toutes) des océans souterrains sont également applicables à ces mondes. De même, comme indiqué ci-dessus, nous ne considérons pas les formes de vie basées sur des produits chimiques exotiques et des solvants, car il n'est pas facile de prédire leurs propriétés. »
En fin de compte, Lingam et Loeb ont choisi de se concentrer sur les mondes qui orbiteraient autour des étoiles et contiendraient probablement la vie souterraine que l'humanité serait capable de reconnaître. Ils ont ensuite évalué la probabilité que de tels corps soient habitables, les avantages et les défis auxquels la vie devra faire face dans ces environnements, et la probabilité que de tels mondes existent au-delà de notre système solaire (par rapport aux planètes terrestres potentiellement habitables).
Pour commencer, «Ocean Worlds» présente plusieurs avantages lorsqu'il s'agit de soutenir la vie. Dans le système jovien (Jupiter et ses lunes), le rayonnement est un problème majeur, qui est le résultat de particules chargées qui sont piégées dans le puissant champ magnétique des géantes gazeuses. Entre cela et les atmosphères ténues de la lune, la vie aurait du mal à survivre à la surface, mais la vie sous la glace se porterait beaucoup mieux.
«L'un des principaux avantages des mondes glacés est que les océans souterrains sont pour la plupart isolés de la surface», a déclaré Lingam. "Par conséquent, le rayonnement UV et les rayons cosmiques (particules énergétiques), qui sont généralement préjudiciables à la vie en surface à des doses élevées, sont peu susceptibles d'affecter la vie putative dans ces océans souterrains."
"Du côté négatif", a-t-il poursuivi, "l'absence de lumière solaire en tant que source d'énergie abondante pourrait conduire à une biosphère qui a beaucoup moins d'organismes (par unité de volume) que la Terre. De plus, la plupart des organismes de ces biosphères sont probablement microbiens et la probabilité d'évolution d'une vie complexe peut être faible par rapport à la Terre. Un autre problème est la disponibilité potentielle des nutriments (par exemple le phosphore) nécessaires à la vie; nous suggérons que ces nutriments ne soient disponibles qu'en concentrations plus faibles que la Terre sur ces mondes. »
En fin de compte, Lingam et Loeb ont déterminé qu'un large éventail de mondes avec des coquilles de glace d'épaisseur modérée peut exister dans un large éventail d'habitats à travers le cosmos. En se basant sur la probabilité statistique de tels mondes, ils ont conclu que les «mondes océaniques» comme Europa, Encelade et d'autres comme eux sont environ 1000 fois plus communs que les planètes rocheuses qui existent dans les HZ des étoiles.
Ces résultats ont des implications drastiques pour la recherche d'une vie extraterrestre et extrasolaire. Il a également des implications importantes sur la façon dont la vie peut être distribuée à travers l'Univers. Comme l'a résumé Lingam:
«Nous concluons que la vie sur ces mondes sera sans aucun doute confrontée à des défis notables. Cependant, d'autre part, aucun facteur définitif n'empêche la vie (en particulier la vie microbienne) d'évoluer sur ces planètes et lunes. En termes de panspermie, nous avons considéré la possibilité qu'une planète flottant librement contenant l'exolife souterraine pourrait être temporairement «capturée» par une étoile, et qu'elle pourrait peut-être ensemencer d'autres planètes (en orbite autour de cette étoile) avec la vie. Comme de nombreuses variables sont impliquées, elles ne peuvent pas toutes être quantifiées avec précision. »
Le professeur Leob - professeur de sciences Frank B. Baird Jr. à l'Université de Harvard, directeur de l'ITC et co-auteur de l'étude - a ajouté que trouver des exemples de cette vie présente sa propre part de défis. Comme il l'a dit à Space Magazine par e-mail:
«Il est très difficile de détecter à distance (à grande distance) la vie souterraine à l'aide de télescopes. On pourrait rechercher un excès de chaleur mais cela peut provenir de sources naturelles, comme les volcans. Le moyen le plus fiable pour trouver la vie souterraine est d'atterrir sur une telle planète ou lune et de percer la calotte glaciaire de surface. C'est l'approche envisagée pour une future mission de la NASA en Europe dans le système solaire. »
En explorant davantage les implications pour la panspermie, Lingam et Loeb ont également examiné ce qui pourrait arriver si une planète comme la Terre était jamais éjectée du système solaire. Comme ils le notent dans leur étude, des recherches antérieures ont indiqué comment les planètes avec des atmosphères épaisses ou des océans souterrains pouvaient encore soutenir la vie tout en flottant dans l'espace interstellaire. Comme Loeb l'a expliqué, ils ont également envisagé ce qui se passerait si cela se produisait un jour avec la Terre:
«Une question intéressante est de savoir ce qui arriverait à la Terre si elle était éjectée du système solaire dans un espace froid sans être réchauffée par le Soleil. Nous avons constaté que les océans gèleraient jusqu'à une profondeur de 4,4 kilomètres, mais des poches d'eau liquide survivraient dans les régions les plus profondes de l'océan terrestre, comme la fosse Mariana, et la vie pourrait survivre dans ces lacs souterrains restants. Cela implique que la vie souterraine pourrait être transférée entre les systèmes planétaires. »
Cette étude sert également à rappeler que, alors que l'humanité explore davantage le système solaire (en grande partie pour trouver une vie extraterrestre), ce que nous trouvons a également des implications dans la chasse à la vie dans le reste de l'Univers. C'est l'un des avantages de l'approche «fruits bas». Ce que nous ne savons pas est informé, mais ce que nous faisons et ce que nous trouvons contribue à informer nos attentes sur ce que nous pourrions trouver d'autre.
Et bien sûr, c'est un très vaste univers. Ce que nous pouvons trouver va probablement bien au-delà de ce que nous sommes actuellement capables de reconnaître!
