A quoi ressemblent les plantes sur les autres exoplanètes ?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

La recherche de la vie extraterrestre n'est plus le domaine de la science-fiction ou des chasseurs d'ovnis. Les technologies modernes n'ont peut-être pas encore atteint le niveau requis, mais avec leur aide, nous sommes déjà capables de détecter les manifestations physiques et chimiques des processus fondamentaux sous-jacents aux êtres vivants.

Les astronomes ont découvert plus de 200 planètes en orbite autour d'étoiles en dehors du système solaire. Jusqu'à présent, nous ne pouvons pas donner de réponse sans ambiguïté sur la probabilité de l'existence de vie sur eux, mais ce n'est qu'une question de temps. En juillet 2007, après avoir analysé la lumière des étoiles qui traversait l'atmosphère de l'exoplanète, les astronomes ont confirmé la présence d'eau sur celle-ci. Des télescopes sont en cours de développement qui permettront de rechercher des traces de vie sur des planètes comme la Terre par leurs spectres.

L'un des facteurs importants affectant le spectre de la lumière réfléchie par une planète peut être le processus de photosynthèse. Mais est-ce possible dans d'autres mondes ? Assez! Sur Terre, la photosynthèse est à la base de presque tous les êtres vivants. Malgré le fait que certains organismes aient appris à vivre à des températures élevées dans le méthane et dans les cheminées hydrothermales océaniques, nous devons la richesse des écosystèmes à la surface de notre planète à la lumière du soleil.

D'une part, lors du processus de photosynthèse, il se produit de l'oxygène qui, avec l'ozone formé à partir de celui-ci, peut être trouvé dans l'atmosphère de la planète. D'autre part, la couleur d'une planète peut indiquer la présence de pigments spéciaux, comme la chlorophylle, à sa surface. Il y a près d'un siècle, ayant remarqué l'obscurcissement saisonnier de la surface de Mars, les astronomes soupçonnaient la présence de plantes sur celle-ci. Des tentatives ont été faites pour détecter des signes de plantes vertes dans le spectre de la lumière réfléchie par la surface de la planète. Mais le doute de cette approche a été vu même par l'écrivain Herbert Wells, qui dans sa "Guerre des mondes" a remarqué: "De toute évidence, le royaume végétal de Mars, contrairement au royaume terrestre, où le vert prédomine, a couleur rouge." Nous savons maintenant qu'il n'y a pas de plantes sur Mars, et l'apparition de zones plus sombres à la surface est associée à des tempêtes de poussière. Wells lui-même était convaincu que la couleur de Mars n'est pas moins déterminée par les plantes qui recouvrent sa surface.

Même sur Terre, les organismes photosynthétiques ne se limitent pas au vert: certaines plantes ont des feuilles rouges, et diverses algues et bactéries photosynthétiques scintillent de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Et les bactéries violettes utilisent le rayonnement infrarouge du Soleil en plus de la lumière visible. Alors qu'est-ce qui prévaudra sur les autres planètes ? Et comment pouvons-nous voir cela? La réponse dépend des mécanismes par lesquels la photosynthèse extraterrestre assimile la lumière de son étoile, qui diffère par la nature du rayonnement du Soleil. De plus, une composition différente de l'atmosphère affecte également la composition spectrale du rayonnement incident à la surface de la planète.

Les étoiles de classe spectrale M (naines rouges) brillent faiblement, donc les plantes sur les planètes semblables à la Terre à proximité doivent être noires afin d'absorber autant de lumière que possible. Les jeunes étoiles M brûlent la surface des planètes avec des éruptions ultraviolettes, donc les organismes doivent y être aquatiques. Notre Soleil est de classe G. Et près des étoiles de classe F, les plantes reçoivent trop de lumière et doivent en refléter une partie importante.

Pour imaginer à quoi ressemblera la photosynthèse dans d'autres mondes, il faut d'abord comprendre comment les plantes la réalisent sur Terre. Le spectre énergétique de la lumière solaire a un pic dans la région bleu-vert, ce qui a amené les scientifiques à se demander pendant longtemps pourquoi les plantes n'absorbent pas la lumière verte la plus disponible, mais, au contraire, la réfléchissent ? Il s'est avéré que le processus de photosynthèse ne dépend pas tant de la quantité totale d'énergie solaire, mais de l'énergie des photons individuels et du nombre de photons qui composent la lumière.

Chaque photon bleu transporte plus d'énergie qu'un photon rouge, mais le soleil en émet principalement des rouges. Les plantes utilisent des photons bleus en raison de leur qualité et des photons rouges en raison de leur quantité. La longueur d'onde de la lumière verte se situe exactement entre le rouge et le bleu, mais les photons verts ne diffèrent pas en termes de disponibilité ou d'énergie, les plantes ne les utilisent donc pas.

Pendant la photosynthèse pour fixer un atome de carbone (dérivé du dioxyde de carbone, CO₂) dans une molécule de sucre, au moins huit photons sont nécessaires, et pour le clivage d'une liaison hydrogène-oxygène dans une molécule d'eau (H₂O) - juste un. Dans ce cas, un électron libre apparaît, ce qui est nécessaire pour la poursuite de la réaction. Au total, pour la formation d'une molécule d'oxygène (O₂) quatre de ces liens doivent être rompus. Pour que la deuxième réaction forme une molécule de sucre, au moins quatre photons supplémentaires sont nécessaires. Il est à noter qu'un photon doit avoir un minimum d'énergie pour participer à la photosynthèse.

La façon dont les plantes absorbent la lumière du soleil est vraiment l'une des merveilles de la nature. Les pigments photosynthétiques ne se présentent pas sous forme de molécules individuelles. Ils forment des amas constitués, pour ainsi dire, de nombreuses antennes, dont chacune est accordée pour percevoir des photons d'une certaine longueur d'onde. La chlorophylle absorbe principalement la lumière rouge et bleue, tandis que les pigments caroténoïdes qui donnent le feuillage d'automne rouge et jaune perçoivent une nuance de bleu différente. Toute l'énergie collectée par ces pigments est délivrée à la molécule de chlorophylle située dans le centre de réaction, où l'eau se divise pour former de l'oxygène.

Un complexe de molécules dans un centre réactionnel ne peut effectuer des réactions chimiques que s'il reçoit des photons rouges ou une quantité équivalente d'énergie sous une autre forme. Pour utiliser les photons bleus, les pigments d'antenne convertissent leur énergie élevée en énergie plus faible, tout comme une série de transformateurs abaisseurs réduisent 100 000 volts d'une ligne électrique à une prise murale de 220 volts. Le processus commence lorsqu'un photon bleu frappe un pigment qui absorbe la lumière bleue et transfère de l'énergie à l'un des électrons de sa molécule. Lorsqu'un électron revient à son état d'origine, il émet cette énergie, mais en raison des pertes thermiques et vibratoires, inférieure à ce qu'il a absorbé.

Cependant, la molécule de pigment cède l'énergie reçue non pas sous la forme d'un photon, mais sous la forme d'une interaction électrique avec une autre molécule de pigment, capable d'absorber l'énergie d'un niveau inférieur. À son tour, le deuxième pigment libère encore moins d'énergie, et ce processus se poursuit jusqu'à ce que l'énergie du photon bleu d'origine tombe au niveau du rouge.

Le centre de réaction, en tant qu'extrémité réceptrice de la cascade, est adapté pour absorber les photons disponibles avec une énergie minimale. A la surface de notre planète, les photons rouges sont les plus nombreux et ont en même temps la plus faible énergie parmi les photons du spectre visible.

Mais pour les photosynthétiseurs sous-marins, les photons rouges ne doivent pas nécessairement être les plus abondants. La zone de lumière utilisée pour la photosynthèse change avec la profondeur car l'eau, les substances dissoutes qu'elle contient et les organismes des couches supérieures filtrent la lumière. Le résultat est une stratification claire des formes vivantes en fonction de leur ensemble de pigments. Les organismes des couches d'eau plus profondes ont des pigments qui sont adaptés à la lumière de ces couleurs qui n'ont pas été absorbées par les couches ci-dessus. Par exemple, les algues et la cyanée ont les pigments phycocyanine et phycoérythrine, qui absorbent les photons verts et jaunes. Dans anoxygénique (c'est-à-direles bactéries non productrices d'oxygène) sont la bactériochlorophylle, qui absorbe la lumière des régions du rouge lointain et du proche infrarouge (IR), qui ne peut pénétrer que dans les profondeurs sombres de l'eau.

Les organismes qui se sont adaptés à une faible luminosité ont tendance à croître plus lentement car ils doivent travailler plus fort pour absorber toute la lumière dont ils disposent. À la surface de la planète, où la lumière est abondante, il serait désavantageux pour les plantes de produire des pigments en excès, elles utilisent donc sélectivement les couleurs. Les mêmes principes d'évolution devraient également fonctionner dans d'autres systèmes planétaires.

Tout comme les créatures aquatiques se sont adaptées à la lumière filtrée par l'eau, les habitants de la terre se sont adaptés à la lumière filtrée par les gaz atmosphériques. Dans la partie supérieure de l'atmosphère terrestre, les photons les plus abondants sont jaunes, avec une longueur d'onde de 560 à 590 nm. Le nombre de photons diminue progressivement vers les ondes longues et s'interrompt brutalement vers les ondes courtes. Lorsque la lumière du soleil traverse la haute atmosphère, la vapeur d'eau absorbe les IR dans plusieurs bandes de plus de 700 nm. L'oxygène produit une gamme étroite de raies d'absorption proches de 687 et 761 nm. Tout le monde sait que l'ozone (Oh₃) dans la stratosphère absorbe activement la lumière ultraviolette (UV), mais il absorbe également légèrement dans la région visible du spectre.

Ainsi, notre atmosphère laisse des fenêtres à travers lesquelles le rayonnement peut atteindre la surface de la planète. La gamme de rayonnement visible est limitée du côté bleu par une coupure nette du spectre solaire dans la région des courtes longueurs d'onde et l'absorption UV par l'ozone. La bordure rouge est définie par des lignes d'absorption d'oxygène. Le pic du nombre de photons est déplacé du jaune au rouge (environ 685 nm) en raison de l'absorption importante d'ozone dans la région visible.

Les plantes sont adaptées à ce spectre, qui est principalement déterminé par l'oxygène. Mais il ne faut pas oublier que les plantes elles-mêmes fournissent de l'oxygène à l'atmosphère. Lorsque les premiers organismes photosynthétiques sont apparus sur Terre, il y avait peu d'oxygène dans l'atmosphère, les plantes devaient donc utiliser des pigments autres que la chlorophylle. Ce n'est qu'après un certain laps de temps, lorsque la photosynthèse a modifié la composition de l'atmosphère, que la chlorophylle est devenue le pigment optimal.

Les preuves fossiles fiables de la photosynthèse datent d'environ 3,4 milliards d'années, mais des restes fossiles antérieurs montrent des signes de ce processus. Les premiers organismes photosynthétiques devaient être sous l'eau, en partie parce que l'eau est un bon solvant pour les réactions biochimiques, et aussi parce qu'elle offre une protection contre le rayonnement UV solaire, ce qui était important en l'absence d'une couche d'ozone atmosphérique. Ces organismes étaient des bactéries sous-marines qui absorbaient des photons infrarouges. Leurs réactions chimiques comprenaient de l'hydrogène, du sulfure d'hydrogène, du fer, mais pas de l'eau; par conséquent, ils n'ont pas émis d'oxygène. Et il y a seulement 2, 7 milliards d'années, les cyanobactéries des océans ont commencé la photosynthèse oxygénée avec la libération d'oxygène. La quantité d'oxygène et la couche d'ozone ont progressivement augmenté, permettant aux algues rouges et brunes de remonter à la surface. Et lorsque le niveau d'eau dans les eaux peu profondes était suffisant pour se protéger des UV, des algues vertes sont apparues. Ils avaient peu de phycobiliprotéines et étaient mieux adaptés à la lumière vive près de la surface de l'eau. 2 milliards d'années après que l'oxygène a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère, les descendants des algues vertes - les plantes - sont apparus sur terre.

La flore a subi des changements importants - la variété des formes s'est rapidement accrue: des mousses et des hépatiques aux plantes vasculaires à haute couronne, qui absorbent plus de lumière et sont adaptées aux différentes zones climatiques. Les couronnes coniques des conifères absorbent efficacement la lumière dans les hautes latitudes, où le soleil se lève à peine au-dessus de l'horizon. Les plantes qui aiment l'ombre produisent de l'anthocyane pour se protéger de la lumière vive. La chlorophylle verte est non seulement bien adaptée à la composition moderne de l'atmosphère, mais contribue également à son maintien, en gardant notre planète verte. Il est possible que la prochaine étape de l'évolution donne un avantage à un organisme qui vit à l'ombre sous les cimes des arbres et utilise des phycobilines pour absorber la lumière verte et jaune. Mais les habitants du niveau supérieur, apparemment, resteront verts.

Peindre le monde en rouge

En recherchant des pigments photosynthétiques sur des planètes dans d'autres systèmes stellaires, les astronomes doivent se rappeler que ces objets sont à différents stades d'évolution. Par exemple, ils peuvent rencontrer une planète semblable à la Terre, disons, il y a 2 milliards d'années. Il convient également de garder à l'esprit que les organismes photosynthétiques exotiques peuvent avoir des propriétés qui ne sont pas caractéristiques de leurs "parents" terrestres. Par exemple, ils sont capables de diviser les molécules d'eau en utilisant des photons de longueur d'onde plus longue.

L'organisme ayant la longueur d'onde la plus longue sur Terre est la bactérie anoxygénique violette, qui utilise un rayonnement infrarouge d'une longueur d'onde d'environ 1015 nm. Les détenteurs de records parmi les organismes oxygénés sont les cyanobactéries marines, qui absorbent à 720 nm. Il n'y a pas de limite supérieure à la longueur d'onde qui est déterminée par les lois de la physique. C'est juste que le système de photosynthèse doit utiliser un plus grand nombre de photons de grande longueur d'onde par rapport à ceux de courte longueur d'onde.

Le facteur limitant n'est pas la variété des pigments, mais le spectre de la lumière atteignant la surface de la planète, qui à son tour dépend du type d'étoile. Les astronomes classent les étoiles en fonction de leur couleur, selon leur température, leur taille et leur âge. Toutes les étoiles n'existent pas assez longtemps pour que la vie apparaisse et se développe sur les planètes voisines. Les étoiles ont une durée de vie longue (par ordre de température décroissante) des classes spectrales F, G, K et M. Le soleil appartient à la classe G. Les étoiles de classe F sont plus grandes et plus brillantes que le Soleil, elles brûlent, émettant une lumière plus brillante lumière bleue et s'éteindra en environ 2 milliards d'années. Les étoiles de classe K et M sont de plus petit diamètre, plus pâles, plus rouges et classées comme à longue durée de vie.

Autour de chaque étoile se trouve une "zone de vie" - une plage d'orbites, étant sur laquelle les planètes ont la température nécessaire à l'existence de l'eau liquide. Dans le système solaire, une telle zone est un anneau délimité par les orbites de Mars et de la Terre. Les étoiles F chaudes ont une zone de vie plus éloignée de l'étoile, tandis que les étoiles K et M plus froides l'ont plus près. Les planètes situées dans la zone de vie des étoiles F, G et K reçoivent à peu près la même quantité de lumière visible que la Terre reçoit du Soleil. Il est probable que la vie pourrait naître sur eux sur la base de la même photosynthèse oxygénée que sur Terre, bien que la couleur des pigments puisse être décalée dans la gamme visible.

Les étoiles de type M, appelées naines rouges, intéressent particulièrement les scientifiques car elles sont le type d'étoiles le plus courant dans notre Galaxie. Ils émettent sensiblement moins de lumière visible que le Soleil: le pic d'intensité de leur spectre se produit dans le proche IR. John Raven, biologiste à l'Université de Dundee en Écosse, et Ray Wolstencroft, astronome à l'Observatoire royal d'Édimbourg, ont suggéré que la photosynthèse oxygénée est théoriquement possible en utilisant des photons dans le proche infrarouge. Dans ce cas, les organismes devront utiliser trois, voire quatre photons IR pour casser une molécule d'eau, tandis que les plantes terrestres n'utiliseront que deux photons, ce qui peut être assimilé aux pas d'une fusée qui transmet de l'énergie à un électron pour effectuer une action chimique. réaction.

Les jeunes étoiles M présentent de puissantes éruptions UV qui ne peuvent être évitées que sous l'eau. Mais la colonne d'eau absorbe aussi d'autres parties du spectre, de sorte que les organismes situés en profondeur manqueront cruellement de lumière. Si tel est le cas, la photosynthèse sur ces planètes pourrait ne pas se développer. Au fur et à mesure que l'étoile M vieillit, la quantité de rayonnement ultraviolet émis diminue, aux stades ultérieurs de l'évolution, elle devient inférieure à celle émise par notre Soleil. Pendant cette période, il n'y a pas besoin d'une couche d'ozone protectrice, et la vie à la surface des planètes peut s'épanouir même si elle ne produit pas d'oxygène.

Ainsi, les astronomes devraient envisager quatre scénarios possibles selon le type et l'âge de l'étoile.

Vie océanique anaérobie. Une étoile du système planétaire est jeune, de n'importe quel type. Les organismes peuvent ne pas produire d'oxygène. L'atmosphère peut être composée d'autres gaz comme le méthane.

Vie océanique aérobie. La star n'est plus jeune, d'aucune sorte. Assez de temps s'est écoulé depuis le début de la photosynthèse oxygénée pour l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère.

Vie terrestre aérobie. La star est mature, de tout type. Le terrain est couvert de plantes. La vie sur Terre n'en est qu'à ce stade.

Vie terrestre anaérobie. Une étoile M faible avec un faible rayonnement UV. Les plantes couvrent le sol mais peuvent ne pas produire d'oxygène.

Naturellement, les manifestations des organismes photosynthétiques dans chacun de ces cas seront différentes. L'expérience de la prise de vue de notre planète depuis des satellites suggère qu'il est impossible de détecter la vie dans les profondeurs de l'océan à l'aide d'un télescope: les deux premiers scénarios ne nous promettent pas de signes colorés de vie. La seule chance de le trouver est de rechercher des gaz atmosphériques d'origine organique. Par conséquent, les chercheurs utilisant des méthodes de couleur pour rechercher la vie extraterrestre devront se concentrer sur l'étude des plantes terrestres à photosynthèse oxygénée sur des planètes proches des étoiles F, G et K, ou sur des planètes des étoiles M, mais avec tout type de photosynthèse.

Les signes de vie

Des substances qui, en plus de la couleur des plantes, peuvent être un signe de la présence de la vie

Oxygène (O₂) et de l'eau (H₂O) … Même sur une planète sans vie, la lumière de l'étoile mère détruit les molécules de vapeur d'eau et produit une petite quantité d'oxygène dans l'atmosphère. Mais ce gaz se dissout rapidement dans l'eau et oxyde également les roches et les gaz volcaniques. Par conséquent, si beaucoup d'oxygène est observé sur une planète avec de l'eau liquide, cela signifie que des sources supplémentaires le produisent, très probablement la photosynthèse.

Ozone (O₃) … Dans la stratosphère de la Terre, la lumière ultraviolette détruit les molécules d'oxygène qui, une fois combinées, forment de l'ozone. Avec l'eau liquide, l'ozone est un indicateur important de la vie. Alors que l'oxygène est visible dans le spectre visible, l'ozone est visible dans l'infrarouge, ce qui est plus facile à détecter avec certains télescopes.

Méthane (CH₄) plus oxygène, ou cycles saisonniers … La combinaison d'oxygène et de méthane est difficile à obtenir sans photosynthèse. Les fluctuations saisonnières de la concentration de méthane sont également un signe certain de vie. Et sur une planète morte, la concentration de méthane est presque constante: elle ne diminue que lentement à mesure que la lumière du soleil décompose les molécules

Chlorométhane (CH₃Cl) … Sur Terre, ce gaz est formé par la combustion des plantes (principalement lors des incendies de forêt) et par l'exposition au soleil sur le plancton et le chlore dans l'eau de mer. L'oxydation le détruit. Mais l'émission relativement faible des étoiles M peut permettre à ce gaz de s'accumuler dans une quantité disponible pour l'enregistrement.

Protoxyde d'azote (N₂O) … Lorsque les organismes se décomposent, l'azote est libéré sous forme d'oxyde. Les sources non biologiques de ce gaz sont négligeables.

Le noir est le nouveau vert

Quelles que soient les caractéristiques de la planète, les pigments photosynthétiques doivent répondre aux mêmes exigences que sur Terre: absorber les photons de longueur d'onde la plus courte (haute énergie), de longueur d'onde la plus longue (utilisée par le centre réactionnel), ou les plus disponibles. Pour comprendre comment le type d'étoile détermine la couleur des plantes, il a fallu conjuguer les efforts de chercheurs de différentes spécialités.

Passage de la lumière des étoiles

La couleur des plantes dépend du spectre de la lumière des étoiles, que les astronomes peuvent facilement observer, et de l'absorption de la lumière par l'air et l'eau, que l'auteur et ses collègues ont modélisée sur la base de la composition probable de l'atmosphère et des propriétés de la vie. Image "Dans le monde des sciences"

Martin Cohen, astronome à l'Université de Californie à Berkeley, a collecté des données sur une étoile F (Bootes sigma), une étoile K (epsilon Eridani), une étoile M en torchage actif (AD Leo) et un hypothétique M calme -étoile avec température 3100°C. L'astronome Antigona Segura de l'Université nationale autonome de Mexico a réalisé des simulations informatiques du comportement de planètes semblables à la Terre dans la zone de vie autour de ces étoiles. À l'aide de modèles d'Alexander Pavlov de l'Université d'Arizona et de James Kasting de l'Université de Pennsylvanie, Segura a étudié l'interaction du rayonnement des étoiles avec les composants probables des atmosphères planétaires (en supposant que les volcans émettent les mêmes gaz sur eux que sur Terre), en essayant pour comprendre la composition chimique des atmosphères à la fois dépourvues d'oxygène et dont le contenu est proche de celui de la terre.

À l'aide des résultats de Segura, la physicienne de l'University College de Londres, Giovanna Tinetti, a calculé l'absorption du rayonnement dans les atmosphères planétaires à l'aide du modèle de David Crisp au Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, en Californie, qui a été utilisé pour estimer l'éclairage des panneaux solaires sur les rovers martiens. L'interprétation de ces calculs a nécessité les efforts conjugués de cinq experts: la microbiologiste Janet Siefert de l'Université Rice, les biochimistes Robert Blankenship de l'Université de Washington à St. Louis et Govindjee de l'Université de l'Illinois à Urbana, planétologue et Champaigne (Victoria Meadows) de l'Université d'État de Washington. et moi, biométéorologue du Goddard Space Research Institute de la NASA.

Nous avons conclu que les rayons bleus avec un pic à 451 nm atteignent principalement les surfaces des planètes proches des étoiles de classe F. Près des étoiles K, le pic est situé à 667 nm, c'est la région rouge du spectre, qui ressemble à la situation sur Terre. Dans ce cas, l'ozone joue un rôle important, rendant la lumière des étoiles F plus bleue et la lumière des étoiles K plus rouge qu'elle ne l'est en réalité. Il s'avère que le rayonnement approprié à la photosynthèse dans ce cas se situe dans la région visible du spectre, comme sur Terre.

Ainsi, les plantes des planètes proches des étoiles F et K peuvent avoir presque la même couleur que celles de la Terre. Mais dans les étoiles F, le flux de photons bleus riches en énergie est trop intense, les plantes doivent donc les refléter au moins partiellement à l'aide de pigments protecteurs comme l'anthocyane, qui donneront aux plantes une coloration bleuâtre. Cependant, ils ne peuvent utiliser que des photons bleus pour la photosynthèse. Dans ce cas, toute la lumière dans la plage allant du vert au rouge doit être réfléchie. Cela se traduira par une coupure bleue distinctive dans le spectre de la lumière réfléchie qui peut être facilement repérée avec un télescope.

La large plage de températures des étoiles M suggère une variété de couleurs pour leurs planètes. En orbite autour d'une étoile M calme, la planète reçoit la moitié de l'énergie que la Terre reçoit du Soleil. Et bien que cela, en principe, soit suffisant pour la vie - c'est 60 fois plus que ce qui est nécessaire pour les plantes aimant l'ombre sur Terre - la plupart des photons provenant de ces étoiles appartiennent à la région proche infrarouge du spectre. Mais l'évolution devrait conduire à l'émergence d'une variété de pigments capables de percevoir l'ensemble du spectre de la lumière visible et infrarouge. Les plantes qui absorbent pratiquement tout leur rayonnement peuvent même apparaître noires.

Petit point violet

L'histoire de la vie sur Terre montre que les premiers organismes marins photosynthétiques sur les planètes proches des étoiles de classe F, G et K pouvaient vivre dans une atmosphère primaire sans oxygène et développer un système de photosynthèse oxygénée, qui conduirait plus tard à l'apparition de plantes terrestres.. La situation avec les étoiles de classe M est plus compliquée. Les résultats de nos calculs indiquent que l'endroit optimal pour les photosynthétiseurs est à 9 m sous l'eau: une couche de cette profondeur piège la lumière ultraviolette destructrice, mais laisse passer suffisamment de lumière visible. Bien sûr, nous ne remarquerons pas ces organismes dans nos télescopes, mais ils pourraient devenir la base de la vie terrestre. En principe, sur les planètes proches des étoiles M, la vie végétale, utilisant divers pigments, peut être presque aussi diversifiée que sur Terre.

Mais les futurs télescopes spatiaux permettront-ils de voir des traces de vie sur ces planètes ? La réponse dépend du rapport entre la surface de l'eau et la terre sur la planète. Dans les télescopes de la première génération, les planètes ressembleront à des points, et une étude détaillée de leur surface est hors de question. Tout ce que les scientifiques obtiendront, c'est le spectre total de la lumière réfléchie. Sur la base de ses calculs, Tinetti soutient qu'au moins 20% de la surface de la planète doit être une terre sèche couverte de plantes et non couverte de nuages afin d'identifier les plantes sur ce spectre. D'autre part, plus la zone marine est grande, plus les photosynthétiseurs marins libèrent d'oxygène dans l'atmosphère. Par conséquent, plus les bioindicateurs pigmentaires sont prononcés, plus il est difficile de remarquer les bioindicateurs oxygène, et vice versa. Les astronomes pourront détecter l'un ou l'autre, mais pas les deux.

Chercheurs de planètes

L'Agence spatiale européenne (ESA) prévoit de lancer le vaisseau spatial Darwin dans les 10 prochaines années pour étudier les spectres des exoplanètes terrestres. Earth-Like Planet Seeker de la NASA fera de même si l'agence obtient un financement. La sonde COROT, lancée par l'ESA en décembre 2006, et la sonde Kepler, dont le lancement est prévu par la NASA en 2009, sont conçues pour rechercher de faibles diminutions de la luminosité des étoiles lorsque des planètes semblables à la Terre passent devant elles. Le vaisseau spatial SIM de la NASA recherchera de faibles vibrations d'étoiles sous l'influence des planètes.

La présence de vie sur d'autres planètes - la vraie vie, pas seulement des fossiles ou des microbes qui survivent à peine dans des conditions extrêmes - pourrait être découverte dans un avenir très proche. Mais quelles étoiles devons-nous étudier en premier ? Pourra-t-on enregistrer les spectres des planètes situées à proximité des étoiles, ce qui est particulièrement important dans le cas des étoiles M ? Dans quelles gammes et avec quelle résolution nos télescopes doivent-ils observer ? Comprendre les bases de la photosynthèse nous aidera à créer de nouveaux instruments et à interpréter les données que nous recevons. Des problèmes d'une telle complexité ne peuvent être résolus qu'à l'intersection de diverses sciences. Pour l'instant, nous ne sommes qu'au début du chemin. La possibilité même de rechercher une vie extraterrestre dépend de la profondeur avec laquelle nous comprenons les bases de la vie ici sur Terre.