Une biosignature

La semaine dernière, une annonce incroyable a été faite à propos de la recherche de la vie extraterrestre: Phosphine gazeuse détectée dans les nuages ​​de Vénus – un indicateur potentiel de la vie ou «biosignature». Maintenant, certains gaz peuvent être un faux positif pour les biosignatures, car ils peuvent être créés par d’autres processus chimiques sur une planète comme des processus photochimiques dans l’atmosphère ou des processus géologiques sous la surface qui créent un gaz donné. Par exemple, le méthane peut également être une biosignature, et nous l’avons traqué sur Mars, mais nous savons que le méthane peut également être créé géologiquement. Trouver de la phosphine dans les nuages ​​vénusiens est vraiment remarquable car nous ne connaissons actuellement aucun moyen de créer de la phosphine de manière abiotique ou sans que la vie fasse partie de l’équation. La question est – combien de vie ??

Nuages ​​de Vénus vus du survol de Mariner 10 – NASA

“Plausibilité”

Une fois qu’une biosignature est découverte, une méthode pour exclure les faux positifs consiste à examiner la concentration des gaz en question et à voir si une durée de vie plausible pourrait générer le gaz. Du gaz phosphine dans les nuages ​​vénusiens a été détecté à des concentrations de 20 ppb (parties par milliard). Si la biomasse requise pour créer cette concentration de gaz est élevée, un processus abiotique autrement inconnu peut encore être à l’œuvre. Parce que si Vénus peut avoir la vie, exiger de fortes concentrations de vie dans un monde généralement considéré comme n’ayant aucune habitabilité en surface commence à réduire votre crédibilité extraterrestre.

Des études antérieures ont déjà examiné le calcul de la biomasse nécessaire pour déterminer à quel point il est plausible qu’un gaz de biosignature soit en fait le sous-produit d’êtres vivants et non un autre processus abiotique inconnu. Seager, Bains et Hu en 2013 a publié une étude avec la clairvoyance que la plupart de nos chasses extraterrestres allaient probablement examiner des atmosphères extraterrestres éloignées pour déterminer si la chimie atmosphérique était un signal pour nous que quelque chose y vivait. Un de ces signaux est la chimie déséquilibrée – des gaz coexistants qui ne devraient pas, ou une surabondance d’un gaz particulier. Par exemple, si quelqu’un regardait notre propre planète à des années-lumière, il verrait que la concentration d’oxygène dans notre atmosphère est de dix ordres de grandeur plus élevée qu’elle ne devrait l’être pour l’équilibre chimique. Ce déséquilibre vient du fait que la vie sur Terre crée de l’oxygène et l’ajoute à l’atmosphère. Nous ne connaissons aucun autre processus abiotique qui pourrait expliquer ce degré de déséquilibre. Un autre signal est la présence d’un gaz sans source connue autre que la vie. C’est là que la phosphine entre en jeu. En l’absence d’autres procédés connus, Dr Sara Seager et son équipe a exploré «si un gaz de biosignature peut être produit par une biomasse physiquement plausible». Et même si nous ne savons pas exactement ce que serait un organisme extraterrestre, nous savons que certains processus chimiques et physiques sont universels. Seule une quantité d’énergie limitée peut être dérivée de certaines réactions chimiques. Et ainsi, l’étude a utilisé ces principes universels pour éviter un piège de «terracentricité» – fondant tous les modèles biologiques sur la vie que nous connaissons sur terre.

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Regarder à travers les nuages ​​de Vénus pour voir la surface à l’aide d’un radar – NASA

Basé sur des modèles comme ceux du Dr Sara Seager et de son équipe ci-dessus, une nouvelle étude de Mansavi Lingam et Abraham Loeb a été libéré le 16 septembree qui a appliqué les modèles à la découverte récente de phosphine sur Vénus. Les resultats?

«Nous constatons que les densités de biomasse typiques prédites par notre modèle simple sont de plusieurs ordres de grandeur inférieures à la densité moyenne de biomasse de la biosphère aérienne de la Terre.» – Lingam et Loeb 2020

En d’autres termes, il faudrait beaucoup moins de vie dans les nuages ​​de Vénus pour créer le niveau de phosphine que nous avons détecté que la quantité de vie vivant dans les nuages ​​de notre propre planète – une quantité plausible de vie. C’est vraiment excitant car cela signifie que nous pouvons toujours compter la vie comme une source possible de gaz phosphine. Une petite quantité de vie possible dégageant un signal que nous pouvons voir de la Terre nous faisant savoir qu’elle est là. Si la quantité de biomasse requise était vraiment élevée, nous pourrions alors devoir rechercher d’autres processus abiotiques dont nous ne sommes pas conscients car il est moins probable que de fortes concentrations de vie existent sur Vénus.

Les nuages ​​/ l’atmosphère de la Terre soutiennent également une biosphère aérienne
– Coucher du soleil au lac Shebandowan, Ontario – C. Matthew Cimone

La vie dans les nuages

Nous arrivons maintenant à la partie passionnante de la spéculation sur le type de vie qui pourrait créer la phosphine. Dès 1967, le grand communicateur scientifique et astronome Carl Sagan, et le biophysicien Harold Morotwitz ont spéculé sur la vie dans les nuages ​​de Vénus. Pour le quelques premiers milliards d’années de son histoire, Vénus a peut-être été plus adaptée à la vie que pour devenir la Vénus que nous connaissons dans le dernier milliard. La vie a non seulement eu le temps d’évoluer à la surface, mais peut-être aussi d’émigrer vers les nuages. Enveloppée de nuages ​​et d’une atmosphère super dense, la surface de Vénus est légèrement inconfortable à 460 degrés Celsius – suffisamment chaude pour faire fondre le plomb. Les jours «froids» sur Vénus signifie givre au plomb. Donc, la surface est à vie. Mais les nuages ​​sont une autre histoire. Dans les nuages ​​à 50 km au-dessus de la surface de Vénus, les températures chutent à environ 5 ° C où des gouttelettes d’eau peuvent se former. Sagan a déclaré qu ‘«il n’est en aucun cas difficile d’imaginer une biologie indigène» dans cette couche de nuages. Sagan et Morowitz ont imaginé des «vessies flottantes» vivantes d’environ 4 cm de diamètre transportant une bulle d’hydrogène à l’intérieur pour rester en l’air.

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Surface de Mars depuis Venera 13. Dans les conditions difficiles, la sonde n’a survécu que deux heures, assez pour transmettre l’une des rares photos jamais prises depuis la surface de Vénus – Roscomos via la NASA

Cependant, les recherches contemporaines suggèrent que la vie microbienne pourrait être mieux adaptée aux nuages ​​vénusiens. La recherche du Dr Sara Seager prédit les microbes existant dans les gouttelettes dans les couches nuageuses parce que «l’exigence d’un environnement liquide est l’un des attributs généraux de toute vie, quelle que soit sa composition biochimique.» Le problème est qu’une fois que les gouttelettes deviennent suffisamment grosses, elles se précipitent à des altitudes plus basses et tombent à des températures destructrices. Le cycle de vie de ces microbes varierait alors entre un état de «petites spores desséchées et de cellules plus grosses, métaboliquement actives, habitant des gouttelettes». Ainsi, les microbes proposés vivent dans une gouttelette d’eau riche en nutriments. L’eau se condense, mais au fur et à mesure qu’elle précipite et s’évapore dans les niveaux inférieurs des nuages, autour de 33 à 48 km, le microbe se dessèche. À l’état desséché, il est soulevé par des vents qui ramènent le microbe à des altitudes plus élevées où il se réhydrate dans une nouvelle maison de gouttelettes d’eau. Et pendant le temps métaboliquement actif du microbe dans une goutte, il crée potentiellement… de la phosphine.

Je n’aurais jamais vu cela venir. Dans mon imagination, ça allait être Mars en premier. J’ai donné tellement de spectacles de planétarium où nous volerions à travers le système solaire dans une quête hypothétique de la vie en dehors de la Terre et j’ai toujours passé sous silence Vénus comme «probablement trop chaude». Et pourtant, l’une des meilleures biosignatures possibles pour la vie est venue de ce monde infernal. Mais c’est de la science! Nous spéculons, testons, apprenons et découvrons peut-être quelque chose de plus étonnant que ce que nous aurions pu imaginer (même si je suis toujours à la recherche de vessies flottantes. #teamVenusfloatbladders)

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