EXOBIOLOGIE Devoir Maison

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Première question :

Selon les exobiologistes, pourquoi le méthane et la phosphine sont les molécules parmi les plus pertinentes à rechercher sur une planète solaire ou sur une exoplanète ? Choisissez une troisième molécule et examinez son intérêt.

L’identification et la détection des gaz de biosignatures sur les exoplanètes et les planètes solaires constituent un objectif important d’études cherchant de la vie en dehors de la Terre Les biosignatures sont des signaux qui suggèrent la présence de la vie. Aujourd’hui seuls quelques de gaz sont examinés afin de déceler une vie extra-terrestre. Nous allons voir que certaines molécules sont pertinentes à rechercher afin de trouver une trace de vie.

Bien que le méthane soit abondant sur les géantes gazeuses, il est considéré comme une biosignature car sur Terre son origine est liée à la vie à plus de 90 %. En effet, le CH4 est un sous-produit du métabolisme des organismes vivants. Une présence de ce gaz dans les atmosphères extra-terrestres pourrait donner une indication sur une possible vie. Cependant,

le CH4 peut être produit par réaction hydrothermale ou volcanisme, mais les sources abiotiques terrestres sont négligeables. Ce gaz peut donc être une biosignature sur les

planètes telluriques mais nécessite des informations complémentaires pour exclure une origine abiotique à sa détection.

Une autre molécule pertinente à rechercher est la phosphine : un gaz toxique sur Terre. Cependant, PH3 est associé aux microorganismes anaérobies (microbes, bactéries). Une équipe de chercheurs du MIT a démontré que la phosphine est une biosignature prometteuse, car elle ne contient aucun faux positif abiotique connu sur les planètes telluriques. Ce gaz est très difficile à produire car il faut beaucoup d’énergie pour que les molécules s’assemblent. Thermodynamiquement, cette molécule ne peut se former que dans des conditions atmosphériques extrêmes (haute température, basse pression, riche en dihydrogène) qu’on peut retrouver dans les couches profondes de Jupiter et Saturne, des géantes gazeuses. Les recherches ont donc conclu que sa détection sur une planète tempérée ne s'expliquerait probablement que par la présence de vie, au contraire du méthane ou de l’oxygène.

En effet, l’oxygène est une des biosignatures les plus importantes. Sur Terre, ce gaz est issu de la photosynthèse : 6CO2 + 6H2O 🡪 C6H12O6 + 6O2. L’oxygène est très réactif : il se combine à d’autres molécules dans des processus d’oxydation. Sans la photosynthèse, ce gaz serait 10 fois moins abondant dans notre atmosphère. Une concentration importante en oxygène dans l’atmosphère d’une exoplanète ou d’une planète solaire pourrait donc suggérer la présence de vie. Cependant, des expériences ont montré une origine abiotique pouvant entrainer une grande quantité d’O2 dans une atmosphère, comme l’absence de puits à oxygène, ou la production de brume contenant ce gaz par des réactions de photochimie. C’est pourquoi sa détection ne suffit pas à prouver la présence, même passée, de vie.

La présence de ces molécules dans les atmosphères d’autres planètes n’est pas une preuve irréfutable de la présence de vie sur celles-ci, mais seulement une possibilité que ces molécules sont d’origines biologiques, ce qui les rend tout de même pertinentes à rechercher sur des planètes solaires ou des exoplanètes.

Deuxième question :

En quoi les astéroïdes et les noyaux de comètes ont-ils un intérêt exobiologique ? Et pourquoi l’astéroïde Oumoamoa a-t-il récemment défrayé la chronique scientifique ?[pic 3]

Les astéroïdes et les comètes sont des petits corps célestes en orbite autour d’une étoile (le Soleil dans notre système). Les astéroïdes sont composés de roches et de métaux tandis que les comètes diffèrent par un noyau de glace, de poussières et roches qui entre en activité lorsque la comète se rapproche du Soleil, formant un halo et deux « queues » constitués de gaz s’échappant du corps. Les comètes et les astéroïdes sont issus de la nébuleuse protosolaire primitive mais proviennent de régions différentes : les comètes se sont formées dans les bordures de la nébuleuse, et les astéroïdes se sont formés plus au centre.

Leurs compositions restent fidèles à leurs compositions d’origine datant de plus de 4 milliards d’années. Comètes et astéroïdes ont donc un intérêt pour étudier les matières originelles du système solaire qui ont permis de créer les planètes, et ainsi comprendre l’origine du système solaire qui s’est créé il y a environ 4,56 milliard d’années, la formation de la Terre et l’origine de la vie. En effet, ces corps célestes pourraient abriter les premières graines de la vie. L’étude des ces objets a pu démontrer la présence de matières organiques et de molécules primaires identiques à celles qui ont ensemencé la Terre.

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