Pendant des décennies, les scientifiques ont cru qu'il pourrait y avoir de la vie sous la surface glacée de la lune Europa de Jupiter. Depuis ce temps, plusieurs sources de données ont émergé qui suggèrent qu'il n'est pas seul. En effet, au sein du système solaire, il existe de nombreux «mondes océaniques» qui pourraient potentiellement héberger la vie, notamment Cérès, Ganymède, Encelade, Titan, Dioné, Triton et peut-être même Pluton.
Mais que se passe-t-il si les éléments de la vie telle que nous la connaissons ne sont pas assez abondants sur ces mondes? Dans une nouvelle étude, deux chercheurs du Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) ont cherché à déterminer s'il pouvait effectivement y avoir une pénurie d'éléments bioessentiels sur les mondes océaniques. Leurs conclusions pourraient avoir de vastes implications sur l'existence de la vie dans le système solaire et au-delà, sans parler de notre capacité à l'étudier.
L'étude, intitulée "La vie extraterrestre est-elle supprimée sur les mondes océaniques souterrains en raison de la rareté des éléments bioessentiels?" est récemment apparu en ligne. L'étude a été dirigée par Manasvi Lingam, boursier postdoctoral à l'Institut de théorie et de calcul (ITC) de l'Université Harvard et du CfA, avec le soutien d'Abraham Loeb - le directeur de l'ITC et du professeur Frank B. Baird, Jr. of Science à Harvard.
Dans les études précédentes, les questions sur l'habitabilité des lunes et autres planètes ont eu tendance à se concentrer sur l'existence de l'eau. Cela a été vrai en ce qui concerne l'étude des planètes et des lunes dans le système solaire, et particulièrement en ce qui concerne l'étude des planètes extra-solaires. Quand ils ont trouvé de nouvelles exoplanètes, les astronomes ont fait très attention à savoir si la planète en question orbite ou non dans la zone habitable de son étoile.
Ceci est essentiel pour déterminer si la planète peut ou non contenir de l'eau liquide à sa surface. De plus, les astronomes ont tenté d'obtenir des spectres autour des exoplanètes rocheuses pour déterminer si la perte d'eau a lieu dans son atmosphère, comme en témoigne la présence d'hydrogène gazeux. Pendant ce temps, d'autres études ont tenté de déterminer la présence de sources d'énergie, car cela est également essentiel à la vie telle que nous la connaissons.
En revanche, le Dr Lingam et le professeur Loeb ont examiné comment l'existence de la vie sur les planètes océaniques pouvait dépendre de la disponibilité de nutriments limitants (LN). Depuis un certain temps, il y a eu un débat considérable sur les éléments nutritifs qui seraient essentiels à la vie extraterrestre, car ces éléments pourraient varier d'un endroit à l'autre et dans le temps. Comme Lingam l'a déclaré à Space Magazine par e-mail:
«La liste des éléments nécessaires à la vie la plus communément acceptée, comme nous le savons, comprend l'hydrogène, l'oxygène, le carbone, l'azote et le soufre. En outre, certains métaux traces (par exemple le fer et le molybdène) peuvent également être précieux pour la vie telle que nous la connaissons, mais la liste des métaux traces bioessentiels est soumise à un degré plus élevé d'incertitude et de variabilité. »
À leurs fins, le Dr Loeb a créé un modèle utilisant les océans de la Terre pour déterminer comment les sources et les puits - c'est-à-dire les facteurs qui ajoutent ou appauvrissent les éléments LN dans les océans, respectivement - pourraient être similaires à ceux des mondes océaniques. Sur Terre, les sources de ces nutriments comprennent les sources fluviales (des rivières), atmosphériques et glaciaires, l'énergie étant fournie par la lumière du soleil.
De ces nutriments, ils ont déterminé que le plus important serait le phosphore et ont examiné à quel point cet élément et d'autres éléments pouvaient être abondants sur les mondes océaniques, où les conditions étaient très différentes. Comme l'a expliqué le Dr Lingam, il est raisonnable de supposer que sur ces mondes, l'existence potentielle de la vie se résumerait également à un équilibre entre les entrées nettes (sources) et les sorties nettes (puits).
«Si les puits sont beaucoup plus dominants que les sources, cela pourrait indiquer que les éléments seraient épuisés relativement rapidement. Dans d'autres pour estimer l'ampleur des sources et des puits, nous nous sommes appuyés sur notre connaissance de la Terre et l'avons couplée à d'autres paramètres de base de ces mondes océaniques tels que le pH de l'océan, la taille du monde, etc. connus à partir d'observations / modèles théoriques. "
Bien que les sources atmosphériques ne soient pas disponibles pour les océans intérieurs, M. Loeb a examiné la contribution des évents hydrothermaux. Déjà, il existe de nombreuses preuves de leur existence sur Europa, Encelade et d'autres mondes océaniques. Ils ont également considéré les sources abiotiques, qui sont constituées de minéraux lessivés des roches par la pluie sur Terre, mais consisteraient en l'altération des roches par les océans intérieurs de ces lunes.
En fin de compte, ils ont découvert que, contrairement à l'eau et à l'énergie, la limitation des nutriments pourrait être limitée en ce qui concerne les mondes océaniques de notre système solaire:
«Nous avons constaté que, selon les hypothèses de notre modèle, le phosphore, qui est l'un des éléments bioessentiels, est épuisé sur des échelles de temps rapides (selon les normes géologiques) sur les mondes océaniques dont les océans sont de nature neutre ou alcaline, et qui possèdent une activité hydrothermale (c.-à-d. systèmes de ventilation hydrothermale au fond de l'océan). Par conséquent, nos travaux suggèrent que la vie peut exister à de faibles concentrations à l'échelle mondiale dans ces mondes océaniques (ou être présente uniquement dans des parcelles locales), et peut donc ne pas être facilement détectable. »
Cela a naturellement des implications pour les missions destinées à Europa et à d'autres lunes du système solaire externe. Il s'agit notamment de la NASAEuropa Clipper mission, dont le lancement est actuellement prévu entre 2022 et 2025. Grâce à une série de survols d’Europa, cette sonde tentera de mesurer les biomarqueurs dans l’activité du panache provenant de la surface de la lune.
Des missions similaires ont été proposées pour Encelade, et la NASA envisage également une mission «Libellule» pour explorer l'atmosphère, la surface et les lacs de méthane de Titan. Cependant, si l'étude du Dr Loeb est correcte, les chances que ces missions trouvent des signes de vie sur un monde océanique dans le système solaire sont plutôt minces. Néanmoins, comme Lingam l'a indiqué, ils estiment toujours que de telles missions devraient être organisées.
"Bien que notre modèle prédit que les futures missions spatiales dans ces mondes pourraient avoir de faibles chances de succès en termes de détection de la vie extraterrestre, nous pensons que de telles missions méritent toujours d'être poursuivies", a-t-il déclaré. «C'est parce qu'ils offriront une excellente occasion de: (i) tester et / ou falsifier les principales prévisions de notre modèle, et (ii) collecter plus de données et améliorer notre compréhension des mondes océaniques et de leurs cycles biogéochimiques.»
De plus, comme le professeur Loeb l'a indiqué par e-mail, cette étude était axée sur «la vie telle que nous la connaissons». Si une mission dans ces mondes trouvait des sources de vie extraterrestre, cela indiquerait que la vie peut résulter de conditions et d'éléments que nous ne connaissons pas. À ce titre, l'exploration d'Europa et d'autres mondes océaniques est non seulement recommandée, mais nécessaire.
«Notre article montre que les éléments essentiels à la« chimie de la vie telle que nous la connaissons », comme le phosphore, sont épuisés dans les océans souterrains», a-t-il déclaré. «En conséquence, la vie serait difficile dans les océans soupçonnés d'exister sous la glace de surface d'Europa ou d'Encelade. Si les futures missions confirment le niveau épuisé de phosphore mais trouvent néanmoins la vie dans ces océans, alors nous connaîtrions une nouvelle voie chimique pour la vie autre que celle sur Terre. »
En fin de compte, les scientifiques sont obligés d'adopter l'approche du «fruit bas» lorsqu'il s'agit de rechercher la vie dans l'Univers. Jusqu'à ce que nous trouvions la vie au-delà de la Terre, toutes nos suppositions éclairées seront basées sur la vie telle qu'elle existe ici. Je ne peux pas imaginer une meilleure raison de sortir et d'explorer l'Univers que ça!
