Vue d’artiste de la biosphère aérienne dans les couches nuageuses de l’atmosphère de Vénus. Sur cette image, la vie microbienne hypothétique dans les nuages de Vénus réside à l’intérieur de particules nuageuses protectrices et est transportée par les vents autour de la planète. Crédit : J. Petkowska
Une nouvelle étude montre que c’est théoriquement possible. L’hypothèse pourrait être testée prochainement avec des propositions Vénus-missions liées.
Il est difficile d’imaginer un monde plus inhospitalier que notre plus proche voisin planétaire. Avec une atmosphère épaisse de dioxyde de carbone et une surface suffisamment chaude pour faire fondre le plomb, Vénus est une friche brûlée et suffocante où la vie telle que nous la connaissons ne pourrait pas survivre. Les nuages de la planète sont également hostiles, recouvrant la planète de gouttelettes de soufre acide assez caustique pour faire un trou dans la peau humaine.
Et pourtant, une nouvelle étude soutient l’idée de longue date que si la vie existe, elle pourrait s’installer dans les nuages de Vénus. Les auteurs de l’étude, de AVEC, l’Université de Cardiff et l’Université de Cambridge ont identifié une voie chimique par laquelle la vie pourrait neutraliser l’environnement acide de Vénus, créant une poche habitable et autonome dans les nuages.
Dans l’atmosphère de Vénus, les scientifiques ont longtemps observé des anomalies déroutantes – des signatures chimiques difficiles à expliquer, telles que de petites concentrations d’oxygène et de particules non sphériques contrairement aux gouttelettes rondes de l’acide sulfurique. Le plus surprenant est peut-être la présence d’ammoniac, un gaz qui a été provisoirement détecté dans les années 1970 et qui, de l’avis de tous, ne devrait pas être produit par un processus chimique connu sur Vénus.
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont modélisé un ensemble de processus chimiques pour montrer que si de l’ammoniac est effectivement présent, le gaz déclencherait une cascade de réactions chimiques qui neutraliseraient les gouttelettes d’acide sulfurique environnantes et pourraient également expliquer la plupart des anomalies observées dans Les nuages de Vénus. Quant à la source d’ammoniac elle-même, les auteurs proposent que l’explication la plus plausible soit d’origine biologique, plutôt qu’une source non biologique telle que la foudre ou les éruptions volcaniques.
Comme ils l’écrivent dans leur étude, la chimie suggère que “la vie pourrait créer son propre environnement sur Vénus”.
Cette nouvelle hypothèse alléchante est testable, et les chercheurs fournissent une liste de signatures chimiques pour les futures missions à mesurer dans les nuages de Vénus, pour confirmer ou contredire leur idée.
“A notre connaissance, aucune vie ne pourrait survivre dans les gouttelettes de Vénus”, déclare la co-auteure de l’étude, Sara Seager, professeure de 1941 en sciences planétaires au département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT. “Mais le fait est que peut-être qu’une certaine vie est là et modifie son environnement pour qu’il soit habitable.”
Les co-auteurs de l’étude incluent Janusz Petkowski, William Bains et Paul Rimmer, qui sont affiliés au MIT, à l’Université de Cardiff et à l’Université de Cambridge.
Suspect de la vie
« La vie sur Vénus » était une expression tendance l’année dernière, lorsque des scientifiques, dont Seager et ses co-auteurs, ont signalé la détection de phosphine dans les nuages de la planète. Sur Terre, la phosphine est un gaz produit principalement par des interactions biologiques. La découverte de la phosphine sur Vénus laisse place à la possibilité de la vie. Depuis lors, cependant, la découverte a été largement contestée.
« La détection de la phosphine a fini par devenir incroyablement controversée », dit Seager. “Mais la phosphine était comme une passerelle, et il y a eu cette résurgence chez les personnes qui étudient Vénus.”
Inspiré à regarder de plus près, Rimmer a commencé à passer au peigne fin les données des missions passées sur Vénus. Dans ces données, il a identifié des anomalies, ou des signatures chimiques, dans les nuages qui étaient restées inexpliquées pendant des décennies. En plus de la présence d’oxygène et de particules non sphériques, les anomalies comprenaient des niveaux inattendus de vapeur d’eau et de dioxyde de soufre.
Rimmer a proposé que les anomalies pourraient être expliquées par la poussière. Il a fait valoir que les minéraux, balayés de la surface de Vénus et dans les nuages, pourraient interagir avec l’acide sulfurique pour produire certaines, mais pas toutes, des anomalies observées. Il montra que la chimie avait été vérifiée, mais les exigences physiques étaient irréalisables : une quantité massive de poussière devrait s’élever dans les nuages pour produire les anomalies observées.
Seager et ses collègues se sont demandé si les anomalies pouvaient être expliquées par l’ammoniac. Dans les années 1970, le gaz a été provisoirement détecté dans les nuages de la planète par les sondes Venera 8 et Pioneer Venus. La présence d’ammoniac, ou NH3, était un mystère non résolu.
« L’ammoniac ne devrait pas être sur Vénus », dit Seager. « Il y a de l’hydrogène qui y est attaché, et il y a très peu d’hydrogène autour. Tout gaz qui n’appartient pas au contexte de son environnement est automatiquement suspect d’être fabriqué par la vie.
Nuages habitables
Si l’équipe supposait que la vie était la source de l’ammoniac, cela pourrait-il expliquer les autres anomalies dans les nuages de Vénus ? Les chercheurs ont modélisé une série de processus chimiques à la recherche d’une réponse.
Ils ont découvert que si la vie produisait de l’ammoniac de la manière la plus efficace possible, les réactions chimiques associées produiraient naturellement de l’oxygène. Une fois présent dans les nuages, l’ammoniac se dissoudrait en gouttelettes d’acide sulfurique, neutralisant efficacement l’acide pour rendre les gouttelettes relativement habitables. L’introduction d’ammoniac dans les gouttelettes transformerait leur forme autrefois ronde et liquide en une suspension non sphérique ressemblant à du sel. Une fois l’ammoniac dissous dans l’acide sulfurique, la réaction déclencherait également la dissolution du dioxyde de soufre environnant.
La présence d’ammoniac pourrait alors en effet expliquer la plupart des anomalies majeures observées dans les nuages de Vénus. Les chercheurs montrent également que des sources telles que la foudre, les éruptions volcaniques et même un impact de météorite ne pourraient pas produire chimiquement la quantité d’ammoniac nécessaire pour expliquer les anomalies. La vie, cependant, pourrait.
En fait, l’équipe note qu’il existe des formes de vie sur Terre – en particulier dans nos propres estomacs – qui produisent de l’ammoniac pour neutraliser et rendre habitable un environnement par ailleurs très acide.
« Il existe des environnements très acides sur Terre où la vie vit, mais cela ne ressemble en rien à l’environnement de Vénus, à moins que la vie ne neutralise certaines de ces gouttelettes », explique Seager.
Les scientifiques pourraient avoir la chance de vérifier la présence d’ammoniac et de signes de vie au cours des prochaines années avec les missions Venus Life Finder, un ensemble de missions proposées à financement privé, dont Seager est le chercheur principal, qui prévoient d’envoyer des engins spatiaux à Vénus pour mesurer ses nuages pour l’ammoniac et d’autres signatures de la vie.
“Vénus a des anomalies atmosphériques persistantes et inexpliquées qui sont incroyables”, dit Seager. “Cela laisse place à la possibilité de vivre.”
Référence : « La production d’ammoniac rend les nuages vénusiens habitables et explique les anomalies chimiques observées au niveau des nuages » par William Bains, Janusz J. Petkowski, Paul B. Rimmer et Sara Seager, 20 décembre 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2110889118
Cette recherche a été financée en partie par la Simons Foundation, la Change Happens Foundation et les Breakthrough Initiatives.
