La recherche de vie au-delà de la Terre représente l’une des entreprises scientifiques les plus profondes de l’humanité, les astronomes scrutant méticuleusement les exoplanètes lointaines à la recherche de tout signe révélateur. Parmi la myriade de corps célestes, l’exoplanète K2-18b, située à 124 années-lumière, est récemment devenue un point focal, en particulier après que des observations initiales alléchantes ont suggéré la présence de molécules potentiellement indicatives d’activité biologique. Classée comme un ‘monde Hycéen’ — une planète que l’on suppose enveloppée d’une atmosphère riche en hydrogène et couverte d’eau liquide — K2-18b était considérée comme un candidat de premier ordre pour l’habitabilité. Cependant, les premières indications excitantes de ce qui pourrait être des biosignatures extraterrestres ont rapidement été soumises à un examen scientifique rigoureux, illustrant la nature complexe et exigeante de telles découvertes révolutionnaires.
Premières indications et défis subséquents
En avril, une étude a identifié des traces de deux molécules spécifiques, le diméthylsulfure (DMS) et le disulfure de diméthyle (DMDS), dans l’atmosphère de K2-18b. Sur Terre, ces composés sont principalement associés à des organismes microbiens, ce qui fait de leur détection potentielle sur une exoplanète lointaine une perspective fascinante de biosignature. Cette découverte initiale, menée par le Professeur Nikku Madhusudhan de l’Institut d’Astronomie de l’Université de Cambridge, a suscité une attention considérable.
Cependant, la communauté scientifique a rapidement réagi avec des analyses indépendantes. Le Dr. Luis Welbanks, chercheur postdoctoral à l’Arizona State University, a noté des « signaux d’alarme » immédiats concernant la robustesse statistique de l’affirmation initiale. Bien que le DMS et le DMDS puissent signaler la vie, les scientifiques s’empressent de souligner que des processus non biologiques peuvent également produire ces composés. Par la suite, trois équipes indépendantes, dont celle de Welbanks, ont réévalué les données et les modèles originaux, obtenant des résultats substantiellement différents. L’équipe de Madhusudhan a également poursuivi ses recherches, affirmant que leurs découvertes supplémentaires appuient leurs conclusions initiales. Cet échange dynamique de recherches met en lumière le déroulement en temps réel du processus scientifique.
Gérer la complexité des données et les limites des modèles
Les observations de K2-18b, menées à l’aide du puissant télescope spatial James Webb (JWST), sont confrontées à des défis inhérents. Les Drs. Rafael Luque et Michael Zhang de l’Université de Chicago ont identifié que les données de Webb semblaient « bruitées ». Ce bruit, résultant des imperfections du télescope et des interactions des particules lumineuses, peut obscurcir les observations et introduire des incertitudes. La détection de gaz spécifiques dans les atmosphères d’exoplanètes est d’autant plus compliquée que de nombreuses molécules organiques partagent des caractéristiques d’absorption de lumière similaires, en particulier dans le spectre proche infrarouge, rendant l’identification définitive difficile sans données impeccables.
Luque et Zhang ont également observé une divergence significative dans la température perçue de K2-18b entre la recherche de Madhusudhan de 2023 (250-300 Kelvin) et l’étude d’avril (422 Kelvin). De telles températures plus élevées pourraient avoir un impact drastique sur l’habitabilité inférée de la planète. Un aspect critique de leur critique était que l’analyse d’avril n’avait pas intégré les données des trois instruments Webb utilisés par l’équipe de Madhusudhan. Lorsque Luque et Zhang ont combiné toutes les données disponibles, ils ont trouvé des « preuves insuffisantes » pour le DMS ou le DMDS, identifiant plutôt d’autres molécules comme l’éthane, qui ne sont pas des indicateurs de vie.
Une autre critique fondamentale est venue de Welbanks et du Dr. Matt Nixon, chercheur postdoctoral à l’Université du Maryland. Ils ont souligné des préoccupations quant à la manière dont l’équipe de Madhusudhan avait construit ses modèles pour inférer la présence moléculaire. Welbanks a expliqué que chaque molécule avait été testée isolément, accordant un « avantage artificiel » en ne permettant pas la prise en compte d’autres espèces chimiques qui auraient pu expliquer les signaux observés. Lorsque Welbanks et son équipe ont élargi leurs modèles pour inclure d’autres molécules potentielles, la preuve du diméthylsulfure et du disulfure de diméthyle « a simplement disparu ».
Le standard rigoureux de la preuve dans la découverte scientifique
Madhusudhan a reconnu que les études subséquentes sont « très encourageantes » et favorisent une « discussion saine » sur l’interprétation des données de K2-18b. Il a convenu que les découvertes de Luque et Zhang ne montrent pas une « détection forte » pour le DMS ou le DMDS. Les observations originales d’avril ont atteint un niveau de signification de « trois-sigma », indiquant une probabilité de 0,3% de survenir aléatoirement. Cependant, une découverte scientifique majeure, en particulier concernant la vie extraterrestre, exige un seuil de « cinq-sigma » — une probabilité minuscule de 0,00006% de survenue aléatoire. Atteindre cette norme rigoureuse nécessite de multiples détections utilisant divers télescopes et une exclusion approfondie des origines non biologiques.
Une telle découverte révolutionnaire est peu susceptible d’être un soudain « moment eurêka », mais plutôt une accumulation progressive de preuves, nécessitant un consensus à travers divers domaines scientifiques, y compris l’astronomie, la physique, la biologie et la chimie. Madhusudhan souligne que son équipe n’a jamais atteint le niveau de cinq-sigma dans ses études, qualifiant leurs découvertes de « preuves modérées ou d’indices » plutôt que de détections fortes.
En réponse aux critiques, Madhusudhan et ses collègues ont soumis un nouveau manuscrit qui élargit leur recherche sur K2-18b pour inclure 650 types de molécules, en utilisant toutes les données disponibles. Bien qu’ils soutiennent que le DMS reste une « molécule candidate prometteuse », ils réitèrent la nécessité de davantage d’observations pour une détection ferme. Welbanks et Nixon, tout en appréciant la poursuite des recherches, estiment que le nouveau document concède implicitement le manque de robustesse de la détection initiale et s’appuie toujours sur certains choix méthodologiques qui obscurcissent le véritable niveau d’incertitude.
Malgré ces débats scientifiques, les astronomes s’accordent à dire que cette recherche en cours contribue significativement au processus scientifique. Le discours rigoureux entourant K2-18b souligne l’immense complexité, mais aussi l’excitation profonde de la recherche de vie au-delà de la Terre, reconnaissant que même si une réponse définitive n’est pas encore à portée de main, l’humanité est plus proche que jamais.