Exobiologie : méthodes et objets d'études à l'IPSL

Les méthodes mises en œuvre pour mener à bien ces études sont essentiellement :

1. les mesures depuis des plateformes orbitales, ou in situ (c'est-à-dire à l’intérieur de l’environnement à sonder) à l’aide d’instruments embarqués dans des sondes spatiales. Ces mesures fournissent des données directes sur les environnements planétaires étudiés, qui servent de référence pour améliorer notre compréhension de ces environnements.
   
2. la modélisation numérique. Cette méthode vise à reconstruire les propriétés d'ensemble d'un objet d'étude à partir de théories physiques et chimiques. Elle est basée sur le développement de codes numériques "informatiques" qui s'appuient sur le formalisme physique et chimique, ainsi que sur des données d'entrées (analyses in situ, observations, données de laboratoire par exemple). Ceci permet d'étudier l'évolution de l'objet dans le temps (revenir dans le passé ou évaluer l'avenir), de replacer les observations ou les mesures in situ dans un contexte global (géographique) et d'interpréter à partir de la théorie les observations. Pour l’exobiologie, l’essentiel des modélisations menées à l’IPSL portent sur la physico-chimie atmosphérique de Titan, le plus grand satellite de Saturne.
   
3. les simulations expérimentales. Ces simulations visent à reproduire au mieux sur Terre les environnements du système solaire étudiés. Ceci permet d'estimer quels peuvent être les processus qui se déroulent dans ces environnements, et de fournir des informations qualitatives et quantitatives en nombre plus conséquent que celles produites par les observations et les analyses in situ qui restent limitées.
   

Les principaux environnements étudiés dans le cadre de l’exobiologie à l’IPSL sont :

1. Titan, plus grand satellite de Saturne, qui possède une atmosphère dense principalement composée de N2 et CH4. Cette atmosphère est le siège d’une chimie organique intense qui crée des composés organiques complexes. De plus, elle est le siège d’un cycle de CH4 (évaporation depuis des lacs présents au sol puis retombée sous forme de pluies après formation de nuages), semblable à celui de l’eau sur Terre. Ce cycle est étudié par modélisation numérique grâce au GCM développé par le LMD et par simulation expérimentale à l’aide de l’expérience PAMPRE du SA dédiée à l’étude de la chimie organique de l’atmosphère de Titan. Enfin, le SA était impliqué dans 2 expériences de la sonde Huygens, à savoir ACP et GCMS, qui ont mené des mesures de composition de l’atmosphère du satellite.
   
2. Mars qui pourrait avoir eu une évolution semblable à celle de la Terre durant le premier milliard d’années de son existence. Par conséquent, elle aurait pu voir émerger une forme de vie, ce qui en fait aujourd’hui la première cible où chercher une forme de vie extraterrestre. Le SA est impliqué dans des expériences spatiales d’analyse in situ de la surface de Mars, dédiées à la recherche de composés organiques, à savoir l’expérience SAM de la mission de la NASA MSL2009, et l’expérience MOMA de la mission de l’ESA Exomars. Des études de laboratoire, avec l’expérience MOMIE , sont également menées conjointement entre le SA et le LISA pour déterminer comment les espèces organiques réagissent aux conditions de surface de Mars (radiations, oxydation), là où les échantillons analysés par les missions précédemment citées seront collectés.
   
3. Phobos, le plus grand satellite de Mars, est très certainement un astéroïde piégé par la gravité de Mars. Le type d’astéroïde dont Phobos fait partie présente un intérêt tout particulier pour l’exobiologie car il contient probablement de la matière organique. La mission russe Phobos-Grunt sera lancée prochainement pour aller étudier Phobos in situ. Elle embarquera l’expérience GAP dans laquelle le SA est fortement impliqué dans le cadre de l’analyse de la composition en composés organiques du satellite.
   
4. les comètes qui sont importantes car elles ont probablement « importé » sur Terre des composés volatils qui composent les océans et l’atmosphère, mais également des composés organiques utilisés dans la chimie prébiotique. Le SA est fortement impliqué dans la mission Rosetta, et notamment dans l’expérience COSAC de l’atterrisseur Philae, qui sera chargée d’analyser des échantillons directement collectés à la surface d’une comète afin de déterminer la nature exacte des composés volatils et organiques qui la compose.