L’oxygène moléculaire, O2, sur Terre est issu de l’activité photosynthétique du vivant (qui extrait le carbone du CO2 de l’atmosphère pour créer de la matière organique). Il est donc rare. Cette molécule est proposée comme une preuve de la présence de vie de vie sur les planètes extra-solaires du fait de la difficulté de la former de façon non-biologique
Par contre, dans le milieu interstellaire suffisamment dense pour assurer la présence des molécules, l’oxygène moléculaire est formé facilement par la réaction entre un atome d’oxygène et un radical d’hydroxyle (O + OH -> O2 + H), ces deux composés étant abondants. Pendant de nombreuses années, la molécule O2 a donc été recherchée dans le milieu interstellaire avec l’idée qu’elle devait représenter un réservoir important d’oxygène.
Son observation depuis la Terre est compliquée du fait de sa présence dans l’atmosphère qui empêche sa détection directe. Depuis la surface de la Terre, O2 a été recherché par l’intermédiaire de sa forme isotopique plus rare (16O18O). Cette molécule a également été cherchée avec des télescopes spatiaux et ce n’est qu’en 2007 que la 1ère détection a été rapportée avec le satellite ODIN, dont un des objectifs était la détection de O2.
Quelques années plus tard, grâce au télescope spatial Herschel, cette détection a été confirmée et une deuxième détection dans la région d’Orion a été annoncée. Ces deux détections sont cependant rares et associées à des régions chaudes particulières par rapport aux dizaines de non détections rapportées dans la littérature.
Le résultat de toutes ces années de recherche est que si O2 est présent dans le milieu interstellaire, son abondance est beaucoup plus faible que ce que prédisaient les modèles.
Ceci veut dire qu’une vie sur une planète dotée d’un bas niveau d’oxygène, en dessous de 18%, n’aurait jamais été capable de technologie avancée car celle-ci exige de pouvoir réaliser des combustions très exigeantes en oxygène. La chaleur de celle-ci est notamment indispensable pour extraire un métal de son minerai.
Par ailleurs, il y a une limite supérieure d’oxygène à ne pas dépasser. Au dessus d’approximativement 30% d’oxygène se déclenchent des incendies dévastateurs pour toute forme de vie.
Ceci admis, il n’est pas exclu que sur des planètes extrasolaires à découvrir existent d ‘autres formes de vie et de civilisation compatibles avec des niveaux d’oxygène différents de ceux observés dans le système solaire.
Référence
[Submitted on 2 Aug 2023]
The Oxygen Bottleneck for Technospheres
On Earth, the development of technology required easy access to open air combustion, which is only possible when oxygen partial pressure, P(O2), is above 18\%. This suggests that only planets with significant atmospheric oxygen concentrations will be capable of developing « advanced » technospheres and hence detectable technosignatures.
| Comments: | 10 pages, 2 figures |
| Subjects: | Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP); Atmospheric and Oceanic Physics (physics.ao-ph); Popular Physics (physics.pop-ph) |
| Cite as: | arXiv:2308.01160 [astro-ph.EP] |
| (or arXiv:2308.01160v1 [astro-ph.EP] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.01160 |
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