Une illustration de diverses technosignatures planétaires, notamment les gaz atmosphériques artificiels. Crédits : Sohail Wasif/UC Riverside
Si les extraterrestres modifiaient une planète de leur système solaire pour la rendre plus chaude, nous serions capables de la comprendre. Telle est la conclusion d’une nouvelle étude de l’UC Riverside publiée dans Journal d’astrophysique, qui m’identifie gaz à effet de serre artificiels ce qui révélerait la présence d’une planète « terraformée » et suggère les temps nécessaires au télescope spatial James Webb (Jwst) pour détecter différentes concentrations de ces gaz.
La terraformation est un hypothétique processus artificiel qui sert à rendre une planète habitable en intervenant sur son atmosphère – en la créant ou en modifiant sa composition chimique – afin de la rendre similaire à celle de la Terre et capable de supporter un écosystème. Actuellement, les études sur la terraformation sont entièrement spéculatives. Cependant, les gaz décrits dans l’étude seraient détectables même à des concentrations relativement faibles dans l’atmosphère des planètes situées en dehors du système solaire grâce à la technologie existante. Celles-ci pourraient inclure Jwst ou des expériences futures telles que Life, le Grand interféromètre pour les exoplanètes de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH).
Alors que sur Terre, ces gaz polluants doivent être contrôlés pour éviter des effets néfastes sur le climat, il existe des raisons pour lesquelles ils pourraient être utilisés intentionnellement sur une exoplanète. «Pour nous, ces gaz sont négatifs car nous ne voulons pas augmenter le réchauffement climatique. Mais ils seraient formidables pour une civilisation qui voulait empêcher une période glaciaire imminente ou terraformer une planète autrement inhabitable dans son propre système, comme les humains l’ont proposé pour Mars », rapporte-t-il. Edward Schwietermanastrobiologiste à l’UC Riverside et premier auteur de l’étude.
Puisque ces gaz ne sont pas présents en quantités significatives dans la nature, ils doivent être fabriqués. Les trouver serait donc un signe de la présence de formes de vie intelligentes et technologiquesla dite technosignatures. Les cinq gaz proposés par les chercheurs – CF4 (tétrafluorométhane), C2F6 (hexafluoroéthane), C3F8 (octafluoropropane), SF6 (hexafluorure de soufre) et NF3 (trifluorure d’azote) – sont utilisés sur Terre dans des applications industrielles telles que la production de puces informatiques. Ils comprennent des versions fluorées de méthane, éthane Et propane, ainsi que les gaz composés d’azote et de fluor ou de soufre et de fluor. Les auteurs ont notamment analysé le potentiel de ces gaz à générer des signatures atmosphériques détectables.
Contrairement aux sous-produits passifs accidentels des processus industriels, les gaz à effet de serre artificiels représenteraient un effort intentionnel visant à modifier le climat d’une planète avec des gaz à longue durée de vie et peu toxiques, et auraient un effet néfaste sur la planète. faible potentiel de faux positifs. Comme le souligne Schwieterman, une civilisation extraterrestre pourrait être motivée à entreprendre un tel effort pour arrêter le refroidissement de son propre monde ou pour terraformer une planète terrestre autrement inhabitable au sein de son propre système.
L’un des avantages est qu’ils constituent des gaz à effet de serre incroyablement efficaces. L’hexafluorure de soufre, par exemple, a un pouvoir calorifique 23 500 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Une quantité relativement faible pourrait réchauffer une planète gelée au point où de l’eau liquide pourrait persister à sa surface.
Un autre avantage des gaz proposés – du moins du point de vue extraterrestre – est qu’ils ont une durée de vie exceptionnellement longue et qu’ils persisteraient dans une atmosphère semblable à celle de la Terre. jusqu’à 50 mille ans. «Il ne serait pas nécessaire de les ravitailler trop souvent pour maintenir un climat hospitalier», explique Schwieterman.
Spectres qualitatifs de transmission et d’émission dans l’infrarouge moyen d’une hypothétique planète semblable à la Terre dont le climat a été modifié par des gaz à effet de serre artificiels. Crédits : Sohail Wasif/UC Riverside
Certains ont proposé des produits chimiques réfrigérants tels que les chlorofluorocarbures (CFC) comme traceurs de technosignatures, car ils sont presque exclusivement artificiels et visibles dans l’atmosphère terrestre. Cependant, les CFC pourraient ne pas être bénéfiques car ils détruisent la couche d’ozone, contrairement aux gaz entièrement fluorés évoqués dans l’étude, qui sont chimiquement inertes. “Si une autre civilisation avait une atmosphère riche en oxygène, elle aurait également une couche d’ozone qu’elle voudrait protéger”, explique Schwieterman. «Les CFC seraient décomposés dans la couche d’ozone même s’ils catalysaient sa destruction». Étant plus facilement décomposés, les CFC ont également une durée de vie courte, ce qui les rend plus difficiles à détecter.
Enfin, les gaz fluorés doivent absorber le rayonnement infrarouge pour avoir un impact sur le climat. L’absorption produit un correspondant signature infrarouge qui pourrait être détecté avec des télescopes spatiaux. Avec la technologie actuelle ou future, les scientifiques pourraient détecter ces produits chimiques dans certains systèmes exoplanétaires proches. “Avec une atmosphère comme celle de la Terre, seule une molécule sur un million pourrait être l’un de ces gaz et serait potentiellement détectable”, ajoute Schwieterman. “Cette concentration de gaz serait également suffisante pour modifier le climat.”
Pour arriver à leurs conclusions, les chercheurs ont simulé une planète du système Trappist-1, à environ 40 années-lumière de la Terre. Ils ont choisi ce système, qui contient sept planètes rocheuses connues, car c’est l’un des systèmes planétaires les plus étudiés, avec le nôtre. Il s’agit également d’une cible réaliste à examiner par les télescopes spatiaux existants.
Comme mentionné ci-dessus, étant donné que les gaz à effet de serre artificiels absorbent fortement dans la fenêtre thermique infrarouge moyen des atmosphères tempérées, une planète terraformée possédera de fortes caractéristiques d’absorption de ces gaz dans les longueurs d’onde infrarouge moyen (∼8-12 μm), éventuellement accompagnées du proche-infrarouge. fonctionnalités infrarouges. Les auteurs ont calculé le temps d’observation nécessaire pour détecter 1[10](100) ppm de C2F6/C3F8/SF6 sur Trappist-1 f avec le spectromètre basse résolution Miri (Lrs) et avec NirSpec, à bord de Jwst. Ils ont constaté qu’une combinaison de 1[10](100) ppm de C2F6C3F8 et SF6 peut être détecté avec un rapport signal/bruit supérieur à 5 en seulement 25[10](5) transits avec Miri/Lrs.
Le groupe s’est également penché sur la capacité de la mission européenne Life à détecter les gaz fluorés. La mission Life serait capable de photographier directement les planètes en utilisant la lumière infrarouge, ce qui lui permettrait de détecter plus d’exoplanètes que le télescope Webb, qui observe les planètes lorsqu’elles passent devant leurs étoiles.
Bien que nous ne puissions pas quantifier la probabilité de trouver ces gaz dans un avenir proche, les chercheurs sont convaincus que – s’ils sont présents – il est tout à fait possible de les détecter lors des missions actuellement prévues pour caractériser les atmosphères planétaires. “Il ne serait pas nécessaire de déployer des efforts supplémentaires pour rechercher ces technosignatures si le télescope caractérise déjà la planète pour d’autres raisons”, conclut Schwieterman. “Et ce serait surprenant de les retrouver.”
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