Pour trouver une civilisation extraterrestre, la pollution pourrait être la solution

20 mai 2023

Étude de la NASA :

Pour trouver une civilisation extraterrestre, la pollution pourrait être la solution

NASA

S'il existe une civilisation extraterrestre avancée habitant un système stellaire à proximité, nous pourrions être en mesure de la détecter en utilisant sa propre pollution atmosphérique, selon une nouvelle recherche de la NASA. L'étude a examiné la présence de dioxyde d'azote gazeux (NO ₂ ), qui sur Terre est produit par la combustion de combustibles fossiles, mais peut également provenir de sources non industrielles telles que la biologie, la foudre et les volcans.

"Sur Terre, la majeure partie du dioxyde d'azote est émise par l'activité humaine - les processus de combustion tels que les émissions des véhicules et les centrales électriques à combustible fossile", a déclaré Ravi Kopparapu du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Dans la basse atmosphère (environ 10 à 15 kilomètres ou environ 6,2 à 9,3 miles), le NO ₂ provenant des activités humaines domine par rapport aux sources non humaines. Par conséquent, l'observation de NO ₂ sur une planète habitable pourrait potentiellement indiquer la présence d'une civilisation industrialisée. Kopparapu est l'auteur principal d'un article sur cette recherche accepté par l'Astrophysical Journal et publié en ligne le mardi 9 février dans arXiv.

Les astronomes ont trouvé plus de 4 000 planètes en orbite autour d'autres étoiles à ce jour. Certains pourraient avoir des conditions propices à la vie telle que nous la connaissons, et sur certains de ces mondes habitables, la vie peut avoir évolué au point de produire une civilisation technologique. Étant donné que les planètes autour d'autres étoiles (exoplanètes) sont si éloignées, les scientifiques ne peuvent pas rechercher des signes de vie ou de civilisation en envoyant des engins spatiaux dans ces mondes lointains. Au lieu de cela, ils doivent utiliser de puissants télescopes pour voir ce qui se trouve à l'intérieur des atmosphères des exoplanètes.

Une indication possible de la vie, ou biosignature, pourrait être une combinaison de gaz comme l'oxygène et le méthane dans l'atmosphère. De même, un signe de technologie sur une exoplanète, appelé technosignature, pourrait être ce qui est considéré comme de la pollution ici sur Terre - la présence d'un gaz qui est libéré comme sous-produit d'un processus industriel répandu, tel que le NO ₂ .

Cette étude est la première fois que le NO ₂ a été examiné en tant que technosignature possible.

"D'autres études ont examiné les chlorofluorocarbures (CFC) comme des technosignatures possibles, qui sont des produits industriels largement utilisés comme réfrigérants jusqu'à leur suppression progressive en raison de leur rôle dans l'appauvrissement de la couche d'ozone", a déclaré Jacob Haqq-Misra, co-auteur de l'article, au Blue Marble Institute of Science, Seattle, Washington. "Les CFC sont également un puissant gaz à effet de serre qui pourrait être utilisé pour terraformer une planète comme Mars en fournissant un réchauffement supplémentaire de l'atmosphère. À notre connaissance, les CFC ne sont pas du tout produits par la biologie, ils sont donc une technosignature plus évidente que le NO ₂ . Cependant, les CFC sont des produits chimiques manufacturés très spécifiques qui pourraient ne pas être répandus ailleurs ; Le NO ₂ , en comparaison, est un sous-produit général de tout processus de combustion.

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Illustration d'artiste d'une exoplanète technologiquement avancée. Les couleurs sont exagérées pour montrer la pollution

industrielle, qui autrement n'est pas visible. Crédits : NASA/Jay Freidlander

Dans leur étude, l'équipe a utilisé la modélisation informatique pour prédire si la pollution au NO ₂ produirait un signal pratique à détecter avec les télescopes actuels et prévus. _{Le NO 2} atmosphérique absorbe fortement certaines couleurs (longueurs d'onde) de la lumière visible, qui peuvent être détectées en observant la lumière réfléchie par une exoplanète en orbite autour de son étoile. Ils ont découvert que pour une planète semblable à la Terre en orbite autour d'une étoile semblable au Soleil, une civilisation produisant la même quantité de NO ₂ que la nôtre pouvait être détectée jusqu'à environ 30 années-lumière avec environ 400 heures d'observation à l'aide du futur télescope de la NASA observant aux longueurs d'onde visibles. Il s'agit d'un temps considérable mais pas sans précédent, car le télescope spatial Hubble de la NASA a pris un temps similaire pour le célèbre « Observations en champ profond ». Une année-lumière, la distance parcourue par la lumière en un an, est de près de 6 billions de miles (environ 9,5 billions de kilomètres). À titre de comparaison, les étoiles les plus proches de notre Soleil se trouvent dans le système Alpha Centauri à un peu plus de 4 années-lumière de distance, et notre galaxie mesure environ 100 000 années-lumière de diamètre.

Ils ont également découvert que les étoiles plus froides et beaucoup plus communes que notre Soleil, telles que les étoiles de type K et M, produiront un signal NO _{2 plus fort et plus facilement détecté.}C'est parce que ces types d'étoiles produisent moins de lumière ultraviolette qui peut briser le NO ₂ . Des étoiles plus abondantes augmentent les chances de découverte d'une civilisation extraterrestre.

Puisque le NO ₂ est également produit naturellement, les scientifiques devront analyser attentivement une exoplanète pour voir s'il y a un excès qui pourrait être attribué à une société technologique. "Sur Terre, environ 76 % des émissions de NO ₂ sont dues à l'activité industrielle", a déclaré Giada Arney de la NASA Goddard, co-auteur de l'article. « Si nous observons du NO ₂ sur une autre planète, nous devrons exécuter des modèles pour estimer les émissions maximales possibles de NO ₂ que l'on pourrait avoir uniquement à partir de sources non industrielles. Si nous observons plus de NO ₂ que ce que nos modèles suggèrent est plausible à partir de sources non industrielles, alors le reste du NO ₂pourrait être attribuée à l'activité industrielle. Pourtant, il y a toujours une possibilité de faux positif dans la recherche de la vie au-delà de la Terre, et des travaux futurs seront nécessaires pour assurer la confiance dans la distinction des vrais positifs des faux positifs.

D'autres complications incluent la présence de nuages ou d'aérosols dans l'atmosphère. Les nuages et les aérosols absorbent la lumière de longueurs d'onde similaires à celles du dioxyde d'azote, de sorte qu'ils pourraient imiter la signature. L'équipe prévoit d'utiliser un modèle plus avancé pour voir si la variabilité naturelle de la couverture nuageuse peut être utilisée pour faire la distinction entre les deux. Pour cette étude initiale, les chercheurs ont utilisé un modèle qui suppose que l'atmosphère d'une planète est une colonne unique du sol à l'espace avec de nombreuses couches. C'est une bonne hypothèse dans la plupart des cas et pour des calculs rapides. Mais les planètes sont des objets 3D, pas des colonnes uniques. L'étude de suivi de l'équipe utilisera des modèles 3D pour comparer la précision de leurs résultats initiaux.

Ce travail a été financé par la NASA Goddard's Sellers Exoplanet Environments Collaboration (SEEC) et le programme d'exobiologie de la NASA. SEEC est soutenu par le programme de recherche de la Division des sciences planétaires de la NASA. Ce travail a été effectué dans le cadre du laboratoire planétaire virtuel de la NASA par le biais de l'Institut d'astrobiologie de la NASA et par le programme d'astrobiologie de la NASA dans le cadre du réseau de coordination de la recherche Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

CLAIRE ANDREOLI nasa