La détection de phosphine dans l’atmosphère de Vénus a suscité beaucoup d’intérêt puisqu’on nous dit que ce gaz implique la présence de vie. J’ai voulu me reporter aux sources, c’est-à-dire lire l’article scientifique paru dans la revue « Nature Astronomy » sur la présence de ce gaz dans l’atmosphère de Vénus et l’article scientifique plus général paru dans la revue « Astrobiology » sur ce gaz comme marqueur d’une activité biologique dans les atmosphères planétaires. Voici ce que j’ai compris et les conclusions que j’en tire.
La phosphine est une molécule combinant le Phosphore et l’Hydrogène (PH3). On l’a trouvé en petite quantité (20 ppb), dans les régions tempérées (pour ne pas dire « habitables ») de l’atmosphère vénusienne. L’identification de la raie spectrale correspondante en a été effectuée par les télescopes JCMT (James Clerk Maxwell, sur le Mauna Kea à Hawai) et ALMA (Désert d’Atacama, Chili). Elle semble sûre.
La phosphine n’est pas exceptionnelle dans l’Univers. On la trouve aussi dans les atmosphères de Jupiter et de Saturne mais sur les planètes telluriques (comme la Terre ou Vénus) aucun processus abiotique connu aujourd’hui ne peut expliquer sa présence (les mots « abiotique » et « connu aujourd’hui » sont pesés). Plus précisément dit, sur ces planètes il n’y a pas de faux-positifs de source abiotique pouvant générer les flux élevés requis pour sa détection (à noter cependant que la quantité de 20 ppb constatée, est dans le bas de la fourchette qui va de dizaines à centaines de ppb).
Sur Terre, son processus de formation se développe dans les intestins des animaux mais, si on sait où, dans quel contexte elle se forme, on ne sait toujours pas exactement comment. De récents travaux postulent que sa production pourrait être associée au cycle microbien de l’acide tricarboxylique des entérobactéries. Mais sur Vénus nous ne sommes pas sur Terre !
La présence de phosphine n’est donc pas directement une preuve de vie. Aussi bien que de la vie, elle pourrait provenir d’un processus photochimique ou géochimique dans un environnement extrême, mal connu (comme celui de Vénus). Souvenons nous qu’une autre énigme, la présence de méthane dans l’atmosphère martienne, n’est toujours pas élucidée bien que les missions martiennes avec instruments dédiés, aient été nombreuses et longues, et que l’on doute desormais beaucoup de possibles causes biologiques.
Il faut maintenant donner quelques indications sur cet environnement vénusien : La température de surface est de 470°C (assez égal partout avec deux « colliers » un peu moins chauds lorsqu’on s’approche des pôles), la pression atmosphérique est de 90 bars (égale partout). Son atmosphère est composée à 95% de gaz carbonique et 3,5% d’azote plus quelques autres gaz à l’état de traces y compris un peu de vapeur d’eau résiduelle (il y en a eu beaucoup avant que l’effet de serre bouleverse tout). Elle comprend d’importants nuages de dioxyde de souffre (anhydride sulfureux) pouvant évoluer en acide sulfurique avec la vapeur d’eau en suspension. Jusqu’à 48 km d’altitude le CO2 dépasse son pourcentage moyen et la consistance de l’« air » est plutôt celle d’un « fluide-supercritique », intermédiaire entre liquide et gazeux. Entre 50 et 60 km, on est dans la zone des nuages d’acide sulfurique (gouttelettes en suspension), évidement plus nombreux vers 50 km (« lower clouds ») que vers 60 km (« middle clouds »), avec une sous-zone moins « encombrée » entre deux*. Ils contiennent aussi du sulfate de fer, du chlorure d’aluminium et de l’anhydride phosphorique (P2O5, différent de la phosphine). Dans cette zone la pression est de l’ordre de celle que l’on connait à la surface de la Terre mais les températures chutent rapidement, de +70°C à -10°C (lorsque la région est dans l’ombre de la planète par rapport au Soleil).
*NB : C’est dans cet endroit charmant au climat idyllique (je plaisante) que certains envisagent de mener des missions habitées ! Il ne faut pas trop rêver, la bande d’altitude favorable est étroite (quelques km) et n’oublions pas que les avions en vols moyens/longs courriers circulent à 10 km du sol, monter ou descendre de 4 ou 5 km va très vite. De plus les nuages d’acide sulfurique sont évidemment très dangereux ! Mais la pénétration de l’homme dans ce monde hostile n’est pas le sujet de cet article.
Pour revenir à Vénus, compte tenu des caractères très particuliers de l’environnement il est vraiment trop tôt pour exclure que la phosphine puisse résulter d’un processus abiotique. En avoir trouvé dans l’atmosphère de Vénus est donc une piste intéressante qui mérite d’être poursuivie mais « ne nous emballons pas ». On peut envisager (pour ne pas dire rêver) d’organismes de type vessies aéroportées (pas forcément intelligentes) flottant dans un joli ciel bleu parsemé de nuages mais on est très loin de pouvoir dire qu’on en a trouvés. Il faut aller voir de plus près. A noter que les scientifiques qui ont envisagé la phosphine comme marqueur biologique, nous disent que la production de ce gaz constaté dans l’atmosphère proviendrait du sol de ces planètes. Dans le cas de Vénus, il est difficile d’imaginer que ce puisse être le cas, tant les conditions au sol sont hostiles. Alors Vénus avec son atmosphère si massive, ne serait-elle pas une planète tellurique avec quelques caractères de géante gazeuse ?
Une mission dédiée à la collecte d’échantillons serait certainement intéressante (et pas seulement pour cet objet mais aussi pour l’étude des différents environnements vénusiens). Pour l’instant certains (comme Robert Zubrin) pensent à prendre quelques mesures avec la sonde BepiColombo (ESA + JAXA), partie de la Terre vers Mercure en Octobre 2018. Elle doit faire deux survols (« flyby ») de Vénus le 16 octobre 2020 et surtout le 11 août 2021 (pour insertion en orbite de Mercure le 5 décembre 2025) car le 16 octobre est un peu trop rapproché pour entreprendre quoi que ce soit. De toute façon je vois mal quels instruments dédiés à l’observation d’une planète sans atmosphère comme Mercure pourraient être utilisés précisément pour analyser plus finement qu’on ne l’a jamais fait à distance, la composition de l’atmosphère de Vénus !
Il serait plus sérieux d’accélérer la préparation de la mission Venera-D* initiée par les Russes, spécialistes de la planète car ils y ont mené avec succès plusieurs missions (séries nommées Venera et Vega, depuis les années 1970, les deux dernières étant Vénéra 13 et 14 en 1982), en équipant les ballons atmosphériques déjà prévus, de détecteurs adéquats. La mission dont l’origine remonte à 2009 et dont le lancement est actuellement prévu pour après 2026, comprend un orbiteur, un atterrisseur (durée de vie 60 jours, précédentes respectivement une et deux heures) et deux ballons pour évoluer dans l’atmosphère. Les ballons comprennent notamment un « néphélomètre » (instrument dont l’objet est de mesurer la teneur des particules en suspension). La NASA s’y est associée en 2014 (voir ci-dessous le « phase II final report publié le 31 janvier 2019, le premier rapport – « phase I » – date de janvier 2017).
*« D » est l’initiale de « Dolgozhivuschaya », « longévité » en Russe car le projet est de mettre en situation des collecteurs de données dont la vie sera nettement plus longue que ceux qui les ont précédés. On veut des instruments qui fonctionnent pendant plusieurs semaines et non plus seulement quelques heures.
Cependant les Russes n’ont plus les moyens, seuls, de leurs ambitions et il est possible que les Américains leur faussent compagnie pour mener seuls leur propre projet, DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging). Ce dernier figure dans la préselection de la NASA de février 2020 (programme Discovery). Il est plus modeste que VENERA-D puisqu’il consiste simplement en une descente jusqu’au sol qui doit durer 63 minutes, au cours desquelles des mesures seront faites sur la composition de l’atmosphère. Il est donc moins cher (les missions Discovery doivent coûter moins de 450 millions de dollars). Le choix final doit être fait en 2021.
Si la médiatisation générée par la découverte de phosphine pouvait avoir cet effet d’accélération, ce serait une excellente chose. Il serait préférable que dans ce contexte VENERA-D soit préférée à DAVINCI mais cela dépendra sans doute, malheureusement, des relations politiques entre Les Etats-Unis et la Chine et celle-ci seront également dépendantes du résultat des élections américaines. La seule chose que l’on puisse dire c’est qu’une nouvelle mission vers Vénus sera décidée l’an prochain.
Références / liens :
* NATURE ASTRONOMY, « Phosphine gas in the cloud decks of Venus », par Greaves, J.S., Richards, A.M.S., Bains, W. et al. Nat Astron (2020). https://doi.org/10.1038/s41550-020-1174-4
*ASTROBIOLOGY, Volume 20, Number 2, 2020 ª Mary Ann Liebert, Inc. DOI: 10.1089/ast.2018.1954, « Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres » par Clara Sousa-Silva, et al. (Departments of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Physics, and Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts).
*Lien vers l’étude conjointe Russo-Américaine sur le projet Venera-D (la meilleure description à ce jour de ce que l’on sait de Vénus et des projets qu’on pourrait y mener : http://www.iki.rssi.ru/events/2019/Venera-DPhaseIIFinalReport.pdf
Projet Calypso de la NASA : https://www.space.com/venus-calypso-surface-survey-idea.html?utm_source=notificati
Projet DAVINCI de la NASA: https://en.wikipedia.org/wiki/DAVINCI
Illustration de titre : Vénus sous ses voiles et Vénus dévoilée. La première, blanche et douce, est celle que l’on voit depuis la Terre et même lorsque l’on s’en approche ; la seconde, rougeoyante et brûlante, est celle que l’on voit au radar (mission Magellan 1989 – 1994), l’image même de l’enfer. Crédit : NASA (PIA10124 et PIA00104).
Illustration ci-dessous, le sol de Vénus dans Eistla Regio (d’après les données de la mission Magellan), crédit NASA. Les termes “sol” (ou “surface”) sont trompeurs car l’atmosphère qui le recouvre est tellement épais et dense sur une trentaine de km (pression 10 bars à 30 km d’altitude, 22 à 20 km et 47 à 10 km) , qu’il s’apparente davantage à un liquide qu’à notre “air” terrestre. Il faut plutôt voir cette surface comme le fond d’un Océan global hyperchaud.
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Index L’appel de Mars 20 09 12
Pour votre information, je donnerai une conférence via Zoom le 29 Septembre de 18h00 à 19h00, sur le thème “Faut-il aller sur Mars?”
Cette conférence est un des “événements” organisés par le journal Le Temps.
L’introduction et l’intermédiation avec les participants sera faite par le journaliste scientifique du journal, Fabien Goubet. Inscrivez-vous pour participer :
https://www.letemps.ch/evenements/fautil-aller-mars