Les composés chimiques dans l’atmosphère d’une planète qui pourraient indiquer la vie, appelés biosignatures, comprennent généralement des gaz trouvés en abondance dans l’atmosphère terrestre aujourd’hui.

« Il y a eu beaucoup de réflexions sur l’oxygène et le méthane en tant que biosignatures. Moins de chercheurs ont sérieusement envisagé l’oxyde nitreux, mais nous pensons que cela peut être une erreur », a déclaré Eddie Schwieterman, astrobiologiste au Département des sciences de la Terre et des planètes de l’UCR.

Cette conclusion, et le travail de modélisation qui y a conduit, sont détaillés dans un article publié aujourd’hui dans le Revue d’Astrophysique.

Pour y parvenir, Schwieterman a dirigé une équipe de chercheurs qui a déterminé la quantité d’oxyde nitreux que les êtres vivants sur une planète similaire à la Terre pourraient éventuellement produire. Ils ont ensuite créé des modèles simulant cette planète autour de différents types d’étoiles et déterminé des quantités de N₂O qui pourrait être détecté par un observatoire comme le télescope spatial James Webb.

« Dans un système stellaire comme TRAPPIST-1, le système le plus proche et le meilleur pour observer les atmosphères des planètes rocheuses, vous pourriez potentiellement détecter l’oxyde nitreux à des niveaux comparables au CO₂ ou du méthane », a déclaré Schwieterman.

Les êtres vivants peuvent créer de l’oxyde nitreux de plusieurs façons, ou N₂O. Les micro-organismes transforment constamment d’autres composés azotés en N₂O, un processus métabolique qui peut produire de l’énergie cellulaire utile.

« La vie génère des déchets azotés qui sont convertis par certains micro-organismes en nitrates. Dans un aquarium, ces nitrates s’accumulent, c’est pourquoi vous devez changer l’eau », a déclaré Schwieterman.

« Cependant, dans de bonnes conditions dans l’océan, certaines bactéries peuvent convertir ces nitrates en N₂O », a déclaré Schwieterman. « Le gaz s’échappe alors dans l’atmosphère. »

Dans certaines circonstances, N₂O pourrait être détecté dans une atmosphère et ne pas encore indiquer la vie. L’équipe de Schwieterman en a tenu compte dans sa modélisation. Une petite quantité d’oxyde nitreux est créée par la foudre, par exemple. Mais aux côtés de N₂O, la foudre crée également du dioxyde d’azote, ce qui offrirait aux astrobiologistes un indice que des conditions météorologiques ou des processus géologiques non vivants ont créé le gaz.

D’autres qui ont considéré N₂O en tant que gaz biosignature conclut souvent qu’il serait difficile à détecter de si loin. Schwieterman a expliqué que cette conclusion est basée sur N₂Concentrations d’O dans l’atmosphère terrestre aujourd’hui. Parce qu’il n’y en a pas beaucoup sur cette planète qui grouille de vie, certains pensent qu’elle serait également difficile à détecter ailleurs.

« Cette conclusion ne tient pas compte des périodes de l’histoire de la Terre où les conditions océaniques auraient permis une libération biologique beaucoup plus importante de N₂O. Les conditions de ces périodes pourraient refléter l’endroit où se trouve une exoplanète aujourd’hui », a déclaré Schwieterman.

Schwieterman a ajouté que les étoiles communes comme les naines K et M produisent un spectre lumineux qui est moins efficace pour briser le N₂O molécule que ne l’est notre soleil. Ces deux effets combinés pourraient augmenter considérablement la quantité prévue de ce gaz biosignature sur un monde habité.

L’équipe de recherche comprenait les astrobiologistes UCR Daria Pidhorodetska, Andy Ridgwell et Timothy Lyons, ainsi que des scientifiques de l’Université Purdue, du Georgia Institute of Technology, de l’American University et du NASA Goddard Space Flight Center.

L’équipe de recherche pense que le moment est venu pour les astrobiologistes d’envisager des gaz de biosignature alternatifs comme N₂O parce que le télescope James Webb pourrait bientôt envoyer des informations sur les atmosphères de planètes rocheuses semblables à la Terre dans le système TRAPPIST-1.

« Nous voulions mettre cette idée en avant pour montrer qu’il n’est pas exclu que nous trouvions ce gaz biosignature, si nous le recherchons », a déclaré Schwieterman.