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Il y a quatre ans, la découverte inattendue dans les nuages de Vénus d’un gaz qui sur Terre symbolise la vie — la phosphine — a suscité la controverse, s’attirant des critiques lors d’observations ultérieures qui n’ont pas réussi à correspondre à ses conclusions.
Aujourd’hui, la même équipe à l’origine de cette découverte est revenue avec de nouvelles observations, présentées pour la première fois le 17 juillet lors d’une réunion de la Royal Astronomical Society à Hull, en Angleterre. À terme, elles formeront la base d’une ou plusieurs études scientifiques, et ce travail a déjà commencé.
Les données, affirment les chercheurs, apportent des preuves encore plus convaincantes de la présence de phosphine dans les nuages de Vénus, notre planète voisine la plus proche. Parfois appelée la jumelle maléfique de la Terre, cette planète est de taille similaire à la nôtre mais présente des températures de surface qui peuvent faire fondre le plomb et des nuages composés d’acide sulfurique corrosif.
Les travaux ont bénéficié de l’installation d’un nouveau récepteur sur l’un des instruments utilisés pour les observations, le télescope James Clerk Maxwell à Hawaï, ce qui a renforcé la confiance de l’équipe dans ses résultats. « Les données elles-mêmes sont également beaucoup plus nombreuses », a déclaré Dave Clements, maître de conférences en astrophysique à l’Imperial College de Londres.
« Nous avons mené trois campagnes d’observation et, en une seule, nous avons obtenu 140 fois plus de données que lors de la détection initiale », a-t-il déclaré. « Et ce que nous avons obtenu jusqu’à présent indique que nous avons à nouveau détecté de la phosphine. »
Une équipe distincte, dont Clements fait également partie, a présenté des preuves de l’existence d’un autre gaz, l’ammoniac.
« C’est sans doute plus important que la découverte de la phosphine », a-t-il ajouté. « Nous sommes loin de le dire, mais s’il existe une vie sur Vénus produisant de la phosphine, nous n’avons aucune idée de la raison pour laquelle elle en produit. En revanche, s’il existe une vie sur Vénus produisant de l’ammoniac, nous avons une idée de la raison pour laquelle elle pourrait vouloir respirer de l’ammoniac. »
Signe de vie?
Sur Terre, la phosphine est un gaz toxique et nauséabond produit par la décomposition de matières organiques ou de bactéries, tandis que l’ammoniac est un gaz à l’odeur piquante qui se produit naturellement dans l’environnement et qui est également produit principalement par des bactéries à la fin du processus de décomposition des déchets végétaux et animaux.
« On a découvert de la phosphine dans l’atmosphère de Saturne, mais ce n’est pas une surprise, car Saturne est une géante gazeuse », a déclaré Clements. « Il y a énormément d’hydrogène dans son atmosphère, donc ce sont les composés à base d’hydrogène, comme la phosphine ou l’ammoniac, qui dominent là-bas. »
Cependant, les planètes rocheuses comme la Terre, Vénus et Mars ont des atmosphères dans lesquelles l’oxygène domine la chimie, car elles n’avaient pas assez de masse pour conserver l’hydrogène qu’elles avaient lors de leur formation originale, et cet hydrogène s’est échappé.
La découverte de ces gaz sur Vénus est donc inattendue. « Selon toutes les attentes, ils ne devraient pas être là », a déclaré Clements. « La phosphine et l’ammoniac ont tous deux été suggérés comme biomarqueurs, y compris sur les exoplanètes. Leur découverte dans l’atmosphère de Vénus est donc également intéressante sur cette base. Lorsque nous avons publié les résultats sur la phosphine en 2020, cela a naturellement été une surprise. »
Des études ultérieures ont remis en cause ces résultats, suggérant que la phosphine était en fait du dioxyde de soufre ordinaire. Les données provenant d’instruments autres que ceux utilisés par l’équipe de Clements — comme le vaisseau spatial Venus Express, le télescope infrarouge de la NASA et l’observatoire aéroporté SOFIA, aujourd’hui disparu — n’ont pas non plus réussi à reproduire les résultats de la phosphine.
Mais Clements a déclaré que ses nouvelles données, provenant du Grand Réseau Millimétrique/Submillimétrique d’Atacama (ALMA), excluent que le dioxyde de soufre puisse être un contaminant et que l’absence de phosphine dans d’autres observations soit due au timing. « Il s’avère que toutes nos observations qui ont détecté de la phosphine ont été prises alors que l’atmosphère de Vénus passait de la nuit au jour », a-t-il déclaré, « et toutes les observations qui n’ont pas détecté de phosphine ont été prises alors que l’atmosphère passait du jour à la nuit. »
Pendant la journée, la lumière ultraviolette du soleil peut briser les molécules de la haute atmosphère de Vénus. « Toute la phosphine est cuite, c’est pourquoi on ne la voit pas », a expliqué Clements, ajoutant que la seule exception était l’Observatoire stratosphérique d’astronomie infrarouge, qui a effectué des observations de nuit. Mais une analyse plus poussée de ces données par l’équipe de Clements a révélé de faibles traces de la molécule, renforçant la théorie.
Clements a également fait référence à des recherches sans rapport avec l’étude, menées par un groupe dirigé par Rakesh Mogul, professeur de chimie et de biochimie à l’Université polytechnique de Californie à Pomona. Mogul a réanalysé d’anciennes données de la sonde Pioneer Venus Large Probe de la NASA, qui est entrée dans l’atmosphère de la planète en 1978.
« Il a montré de la phosphine à l’intérieur des nuages de Vénus à une concentration d’environ une partie par million, ce qui est exactement ce que nous avons détecté en grande partie », a déclaré Clements. « Cela commence donc à se mettre en place, mais nous ne savons toujours pas ce qui la produit. »
En utilisant les données de la sonde Pioneer Venus Large Probe, l’équipe dirigée par Mogul a publié en 2021 un « argument convaincant en faveur de la présence de phosphine dans les couches nuageuses (de Vénus) », a confirmé Mogul dans un courriel. « À ce jour, nos analyses restent incontestées dans la littérature », a déclaré Mogul, qui n’a pas participé aux recherches de l’équipe de Clements. « Cela contraste fortement avec les observations télescopiques, qui restent controversées. »
Des microbes qui respirent ?
La présence d’ammoniac sur Vénus serait une découverte encore plus surprenante. Présentée lors des conférences de Hull par Jane Greaves, professeur d’astronomie à l’université de Cardiff au Royaume-Uni, ces découvertes serviront de base à un article scientifique distinct, utilisant les données du télescope Green Bank en Virginie occidentale.
Les nuages de Vénus sont constitués de gouttelettes, a expliqué Clements, mais ce ne sont pas des gouttelettes d’eau. Il y a de l’eau dans ces nuages, mais aussi tellement de dioxyde de soufre dissous qu’ils deviennent de l’acide sulfurique extrêmement concentré, une substance hautement corrosive qui peut être mortelle pour les humains en cas d’exposition sévère. « Il est tellement concentré que, pour autant que nous le sachions, il ne serait compatible avec aucune forme de vie que nous connaissons sur Terre, y compris les bactéries extrémophiles, qui aiment les environnements très acides », a-t-il déclaré, faisant référence aux organismes capables de survivre dans des conditions environnementales extrêmes.
Cependant, l’ammoniac contenu dans ces gouttelettes d’acide peut agir comme un tampon contre l’acidité et la ramener à un niveau suffisamment bas pour que certaines bactéries terrestres connues puissent y survivre, a ajouté Clements.
« Ce qui serait intéressant, c’est que l’ammoniac soit produit par une forme de vie microbienne, car cela lui permettrait de réguler son propre environnement », a déclaré Greaves lors des conférences de la Royal Astronomical Society. « Cela rendrait son environnement beaucoup moins acide et beaucoup plus propice à la survie, au point qu’il ne serait aussi acide que certains des endroits les plus extrêmes de la Terre. Ce n’est donc pas complètement fou. »
En d’autres termes, le rôle de l’ammoniac est plus facile à expliquer que celui de la phosphine. « Nous comprenons pourquoi l’ammoniac pourrait être utile à la vie », a déclaré Clements. « Nous ne comprenons pas comment l’ammoniac est produit, tout comme nous ne comprenons pas comment la phosphine est produite, mais s’il y a de l’ammoniac, il aurait une fonction que nous pouvons comprendre. »
Cependant, prévient Greaves, même la présence de phosphine et d’ammoniac ne serait pas la preuve de la présence de vie microbienne sur Vénus, car il manque tellement d’informations sur l’état de la planète. « Il y a beaucoup d’autres processus qui pourraient se produire, et nous n’avons tout simplement aucune vérité fondamentale pour dire si ce processus est possible ou non », a-t-elle déclaré, faisant référence aux preuves tangibles qui ne peuvent provenir que d’observations directes depuis l’intérieur de l’atmosphère de la planète.
Une façon de réaliser de telles observations serait de persuader l’Agence spatiale européenne d’activer certains instruments à bord de la sonde Jupiter Icy Moons Explorer –– en route vers le système joviens –– lorsqu’elle survolera Vénus l’année prochaine. Mais des données encore plus intéressantes pourraient être obtenues par DAVINCI, un orbiteur et une sonde atmosphérique que la NASA prévoit de lancer vers Vénus au début des années 2030.
Un optimisme prudent
D’un point de vue scientifique, les nouvelles données sur la phosphine et l’ammoniac sont intrigantes mais justifient un optimisme prudent, a déclaré Javier Martin-Torres, professeur de sciences planétaires à l’université d’Aberdeen au Royaume-Uni. Il a dirigé une étude publiée en 2021 qui remettait en cause les découvertes sur la phosphine et postulait que la vie n’était pas possible dans les nuages de Vénus.
« Notre article mettait l’accent sur les conditions difficiles et apparemment inhospitalières de l’atmosphère de Vénus », a déclaré Martín-Torres dans un courriel. « La découverte d’ammoniac, qui pourrait neutraliser les nuages d’acide sulfurique, et de phosphine, une biosignature potentielle, remet en question notre compréhension et suggère que des processus chimiques plus complexes pourraient être en jeu. Il est essentiel que nous abordions ces découvertes avec une enquête scientifique minutieuse et approfondie. »
Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives de recherche, a-t-il ajouté, mais il est essentiel de les traiter avec une bonne dose de scepticisme. Si la détection de phosphine et d’ammoniac dans les nuages de Vénus est passionnante, ce n’est que le début d’un long voyage pour percer les mystères de l’atmosphère de cette planète, a-t-il déclaré.
Les connaissances actuelles des scientifiques sur la chimie atmosphérique de Vénus ne permettent pas d’expliquer la présence de phosphine, a déclaré le Dr Kate Pattle, maître de conférences au département de physique et d’astronomie de l’University College de Londres. « Il est important de noter que l’équipe à l’origine des mesures de phosphine ne prétend pas avoir trouvé de la vie sur Vénus », a déclaré Mme Pattle dans un courriel. « Si la phosphine est réellement présente sur Vénus, cela pourrait indiquer la présence de vie, ou pourrait indiquer qu’il existe une chimie atmosphérique vénusienne que nous ne comprenons pas encore. »
La découverte de l’ammoniac serait passionnante si elle était confirmée, a ajouté Pattle, car l’ammoniac et l’acide sulfurique ne devraient pas pouvoir coexister sans qu’un processus – qu’il soit volcanique, biologique ou quelque chose qui n’a pas encore été pris en compte – entraîne la production d’ammoniac lui-même.
Elle a souligné que ces deux résultats ne sont que préliminaires et nécessiteraient une confirmation indépendante, mais ils rendent les prochaines missions vers Vénus telles que Jupiter Icy Moons Explorer et DAVINCI intrigantes, a-t-elle conclu.
« Ces missions pourraient apporter des réponses aux questions soulevées par les observations récentes », a déclaré Pattle, « et nous donneront certainement de nouvelles perspectives fascinantes sur l’atmosphère de notre voisin le plus proche et sa capacité à abriter la vie. »
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