Avec plusieurs rovers débarqués et une mission définie pour renvoyer des échantillons sur Terre, Mars a dominé la recherche de la vie dans le système solaire pendant des décennies. Mais Vénus a une nouvelle attention à venir.
Dans un nouveau rapport publié le 10 décembre 2021, une équipe dirigée par des chercheurs du MIT présente le plan scientifique et la justification d’une série de missions décousues et financées par le secteur privé destinées à rechercher des signes de vie dans l’atmosphère ultra-acide de la seconde planète du soleil.
« Nous espérons que c’est le début d’un nouveau paradigme où vous allez à moindre coût, plus souvent et de manière plus ciblée », déclare Sara Seager, professeur de sciences planétaires de la promotion 1941 au département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT. ) et chercheur principal pour le projet Missions de recherche de vie de Vénus. « C’est un moyen plus récent, plus agile et plus rapide de faire de la science spatiale. C’est très MIT.
La première des missions devrait être lancée en 2023, gérée et financée par Rocket Lab, basé en Californie. La fusée Electron de la société enverra une sonde de 50 livres à bord de son vaisseau spatial Photon pour les cinq–mois, voyage de 38 millions de milles vers Vénus, le tout pour un survol de trois minutes à travers les nuages vénusiens.
Une image en fausses couleurs de la couverture nuageuse vénusienne sulfureuse a été produite à l’aide de deux canaux ultraviolets d’Akatsuki, du japonais PLANET-C et de Venus Climate Orbiter, qui met en évidence la turbulence convective des régions tropicales de la planète, en contraste avec le polaire clair et plus lisse Régions. Crédit : Daimia Bouic/JAXA/ISAS/FLÉCHETTES
À l’aide d’un instrument laser spécialement conçu pour la mission, la sonde visera à détecter des signes indiquant qu’une chimie complexe se produit dans les gouttelettes qu’elle rencontre lors de sa brève descente dans la brume. La fluorescence ou les impuretés détectées dans les gouttelettes pourraient indiquer quelque chose de plus intéressant que sulfurique acide pourrait flotter là-haut, et ajouter des munitions à l’idée que des parties de l’atmosphère de Vénus pourraient être habitables.
“Les gens parlent de missions sur Vénus depuis longtemps”, explique Seager. « Mais nous avons mis au point une nouvelle suite d’instruments ciblés et miniaturisés pour accomplir le travail en particulier. »
Seager, qui occupe également des postes conjoints dans les départements de physique et d’aéronautique et d’astronautique, affirme que par rapport à Mars, Vénus est la « frère négligée » de l’astrobiologie. Les dernières sondes à entrer dans l’atmosphère de Vénus ont été lancées dans les années 1980 et étaient limitées par l’instrumentation disponible à l’époque. Et tandis que Nasa et l’Agence spatiale européenne ont des missions vers Vénus prévues pour la fin de la décennie, ni l’une ni l’autre ne cherchera de signes de vie.
“Il y a ces mystères persistants sur Vénus que nous ne pouvons pas vraiment résoudre à moins d’y retourner directement”, explique Seager. « Des anomalies chimiques persistantes qui laissent place à la possibilité de la vie. »
Ces anomalies comprennent des niveaux importants d’oxygène; rapports inexpliqués de dioxyde de soufre, d’oxygène et d’eau; et la présence de particules nuageuses de composition inconnue. De manière plus controversée, Seager faisait partie d’une équipe qui signalé l’année dernière, une détection de gaz phosphine dans l’atmosphère de Vénus, qui sur Terre n’est produit que par des processus biologiques et industriels.
D’autres astrophysiciens ont depuis contesté la détection de la phosphine, mais Seager affirme que la découverte a globalement apporté un élan positif aux missions Vénus. « Toute la controverse sur la phosphine a rendu les gens plus intéressés par Vénus. Cela a permis aux gens de prendre Vénus plus au sérieux », dit-elle.
Phosphine ou pas, les missions prévues se concentreront sur l’atmosphère de Vénus car c’est l’environnement le plus susceptible d’être habitable sur la planète. Alors qu’un effet de serre incontrôlable a laissé à la surface de Vénus un paysage infernal sans eau suffisamment chaud pour faire fondre le plomb, les nuages haut dans l’atmosphère conservent des températures adaptées à la vie telle que nous la connaissons.
“S’il y a de la vie sur Vénus, c’est une sorte de vie de type microbien, et elle réside presque certainement à l’intérieur des particules de nuage”, explique Seager.
Cependant, les nuages de Vénus, bien que relativement tempérés, posent d’autres défis à l’habitabilité. D’une part, ils sont principalement composés d’acide sulfurique concentré des milliards de fois plus acide que n’importe quel habitat sur Terre. L’atmosphère en dehors des nuages est également extrêmement sèche, 50 à 100 fois plus sèche que le désert d’Atacama au Chili.
Pour évaluer l’habitabilité potentielle de ces nuages acides et desséchés, l’équipe du rapport a examiné la littérature et mené un certain nombre d’expériences. « Nous avons entrepris de faire de nouvelles données scientifiques pour éclairer la mission », explique Seager.
L’équipe internationale à l’origine du rapport comprenait des chercheurs de Georgia Tech, de l’Université Purdue, de Caltech et du Planetary Science Institute, et a été financée par Breakthrough Initiatives. En plus de Seager, qui a dirigé l’équipe, Janusz Petkowski, affilié à la recherche MIT EAPS, a été chercheur principal adjoint.
À partir des résultats expérimentaux, le rapport spécule que la vie pourrait persister dans les gouttelettes d’acide sulfurique de diverses manières. Il pourrait résider dans des vésicules de lipides résistants aux acides, ou il pourrait neutraliser l’acide sulfurique en produisant de l’ammoniac, ce qui peut réduire le pH de l’acide sulfurique à un niveau toléré par les microbes acidophiles sur Terre. Ou, en théorie, la vie dans les nuages de Vénus pourrait s’appuyer sur une biochimie capable de tolérer l’acide sulfurique, distincte de tout ce qui se trouve sur Terre.
Concernant la sécheresse, le rapport souligne que si l’atmosphère en moyenne peut être trop aride pour la vie, il peut exister des régions habitables avec une humidité relativement élevée.
Sur la base de leurs recherches, l’équipe a également sélectionné la charge utile scientifique de la mission, qui était limitée à seulement 1 kilogramme. Seager dit qu’ils se sont installés sur un instrument appelé néphélomètre autofluorescent, car il pouvait faire le travail et était petit, bon marché et pouvait être construit assez rapidement pour la chronologie de la mission compressée.
L’instrument est actuellement construit par une société basée au Nouveau-Mexique appelée Cloud Measurement Solutions, et une société basée au Colorado appelée Droplet Measurement Technologies. L’instrument est partiellement financé par les anciens du MIT.
Une fois que la sonde est dans l’atmosphère de Vénus, l’instrument projette un laser par une fenêtre sur les particules de nuage, provoquant l’éclairage ou la fluorescence de toutes les molécules complexes qu’elles contiennent. De nombreuses molécules organiques, comme le tryptophane, un acide aminé, ont des propriétés fluorescentes.
« Si nous voyons de la fluorescence, nous savons que quelque chose d’intéressant se trouve dans les particules du nuage », explique Seager. « Nous ne pouvons pas garantir de quelle molécule organique il s’agit, ni même être certains que c’est une molécule organique. Mais cela va vous dire qu’il se passe quelque chose d’incroyablement intéressant.
L’instrument mesurera également le motif de la lumière réfléchie par les gouttelettes pour déterminer leur forme. Les gouttelettes d’acide sulfurique pur seraient sphériques. Tout le reste suggérerait qu’il se passe plus que le néphélomètre autofluorescent.
Mais quelles que soient les découvertes de la mission 2023, la prochaine mission de la suite est déjà prévue pour 2026. Cette sonde impliquerait une charge utile plus importante, avec un ballon qui pourrait passer plus de temps dans les nuages de Vénus et mener des expériences plus approfondies. Les résultats de cette mission pourraient alors préparer le terrain pour le point culminant du concept des missions Venus Life Finder : renvoyer un échantillon de l’atmosphère de Vénus sur Terre.
« Nous pensons que c’est perturbateur », déclare Seager. « Et c’est le style du MIT. Nous fonctionnons exactement sur cette ligne entre le courant dominant et le fou. »
Référence: “Étude de la mission Vénus Life Finder» par Sara Seager, Janusz J. Petkowski, Christopher E. Carr, David Grinspoon, Bethany Ehlmann, Sarag J. Saikia, Rachana Agrawal, Weston Buchanan, Monika U. Weber, Richard French, Pete Klupar, Simon P. Worden, pour le Collaboration VLF.
