La phosphine n’a pas été détectée sur Vénus. Après l’annonce fracassante de la découverte de ce gaz dans les nuages de la voisine de la Terre — et la discussion sur ses potentielles implications biologiques, elle-même jugée totalement « extravagante » par certains chercheurs —, c’est désormais la petite musique qui se fait entendre chez les astrophysiciens. En particulier chez les spécialistes de l’étude des atmosphères planétaires.

Pierre Drossart, chercheur en planétologie à l’IAP et au Lesia et ancien responsable scientifique de l’instrument Virtis de la sonde Venus Express, accueille cette nouvelle « avec scepticisme. » Son collègue du Latmos Emmanuel Marcq, qui porte un projet d’instrument pour la sonde vénusienne EnVision, en compétition à l’Agence spatiale européenne pour un lancement en 2032, trouve que « la mesure n’est pas très nette ». Quant à Bruno Bézard, lui aussi spécialiste des atmosphères des planètes – en particulier Vénus – au Lesia, il se dit « très critique ». C’est que les données sur lesquelles s’appuie la découverte sont peu convaincantes...

Une signature peu lisible

« Le James Clerck Maxwell Telescope et l’interféromètre Alma semblent voir la même signature spectroscopique à la même longueur d’onde, mais elle n’est pas évidente. Et lorsqu’on regarde le signal capté individuellement sur chaque instrument, on ne voit plus grand-chose. Même en y croyant ! » souligne Emmanuel Marcq.

Théoriquement, aux longueurs d’onde millimétriques auxquelles ont été faites les observations, une molécule présente dans la haute atmosphère de Vénus se trahit par une raie en absorption. Autrement dit, par une baisse d’intensité du rayonnement thermique de Vénus à une longueur d’onde extrêmement précise, dictée par la nature de la molécule. Plus l’abondance de la molécule est importante, et plus la baisse d’éclat est forte, nette, indiscutable. Mais plus l’espèce que l’on cherche à voir est minoritaire, plus sa raie en absorption est faible. Jusqu’à être finalement noyée dans les fluctuations d’éclat de la planète.

« C’est tout le problème avec cette annonce sur la phosphine : ici les fluctuations de l’émission thermique sont du même ordre que la profondeur de la raie. Sauf à la faire apparaître après un gros travail de traitement du signal, avec un a priori sur son existence, on ne voit donc pas de raie », explique Bruno Bézard. Le chercheur précise qu’à ce jour, aucune raie moléculaire absorbant plus d’un millième de l’intensité du rayonnement thermique n’a été détecté sur Vénus. « Là, il est question d’une profondeur d’un dix-millième. Faire apparaître un signal si faible est extrêmement difficile ! » Voire périlleux, puisque l’on risque de prendre des vessies pour des lanternes…

Autre bizarrerie que le relève le chercheur : « Le cœur de la raie soi-disant détectée est trop fin pour être dû à des molécules présentes à une cinquantaine de kilomètres d’altitude, dans la zone tempérée [et donc potentiellement habitable, NDLR] de l’atmosphère de Vénus. C’est un peu technique, mais l’absorption semble venir de plus haut, d’une zone où la pression est plus basse. »

Troisième raison de douter, enfin : « Lorsqu’on lit l’article scientifique, on se rend compte qu’une partie des observations réalisées avec Alma n’a pas été utilisée dans le traitement des données. » Une mise à l’écart « aberrante », selon le chercheur, car elle aurait sans doute permis d’obtenir un signal plus fiable.

La piste infrarouge

Il faudrait donc oublier la phosphine et passer à autre chose ? Impossible, car désormais la curiosité des scientifiques est piquée au vif ! Il faut maintenant absolument obtenir de nouvelles données pour confirmer ou infirmer définitivement sa présence dans les nuages de Vénus. « Refaire les observations avec les mêmes instruments, mais avec une autre équipe », propose Bruno Bézard. « Ou chercher la phosphine à d’autres longueurs d’onde. Par exemple dans l’infrarouge, où sa signature devrait être visible si son abondance annoncée de 20 parties par milliard (ppm) est correcte », poursuit le chercheur. Des télescopes spécialisés comme l’IRTF à Hawaï (3,2 m de diamètre) sont parfaitement adaptés. Peut-être mêmes que les instruments du VLT au Chili pourraient être utilisés. Pour toutes ces observations depuis le sol, il faudra toutefois attendre que Vénus soit à nouveau dans une configuration favorable vue de la Terre, à l’automne 2021.

« En attendant, on peut aussi chercher dans les données d’archives des télescopes », souligne Emmanuel Marcq. Au sol, celles de l’IRTF lui paraissent aussi idéales. « Je pense qu’en ce moment tous ceux qui ont observé Vénus avec ce télescope sont en train de réexaminer leurs données ! » Et dans l’espace ? « La phosphine possède des bandes d'absorption fortes vers 4,5 microns, dans le domaine du spectromètre infrarouge Virtis de Venus Express, mais les abondances estimées de 20 ppm sont trop faibles pour conduire à une détection », regrette Pierre Drossart. La sonde qui a accumulé des observations entre 2006 et 2014 ne sera donc d’aucune aide ici.

Bepi-Colombo à la rescousse

Mais coup de chance, une autre s’apprête à survoler Vénus dans moins d’un mois. Le 15 octobre 2020, Bepi-Colombo passera à 10660 km de la planète pour profiter de son assistance gravitationnelle en chemin vers Mercure. « Tous les instruments ne pourront pas être mis en route, mais le spectromètre infrarouge Mertis réalisera des observations », révèle le planétologue Alain Dorresoundiram au Lesia. Mertis est conçu pour observer des minéraux sur une planète dénuée d’atmosphère, mais dans son domaine de longueurs d’onde, entre 7 et 14 microns, figurent aussi des raies de la phosphine.

« Nous avons pu tester l’instrument lors du survol de la Terre en avril 2020 et nous savons qu’il fonctionne parfaitement bien. Nous sommes en train de faire tourner nos modèles pour voir s’il peut détecter 20 ppm de phosphine », confie son responsable scientifique Jörn Helbert, de l’Institut de recherches planétaires de la DLR (l’agence spatiale allemande). La séquence d’observations que doit réaliser la sonde est bouclée depuis plusieurs semaines – bien avant l’annonce sur la phosphine – mais un second survol de Vénus aura lieu en août 2021. « Pour celui-ci, nous passerons à seulement 500 km de la planète et nous pourrons optimiser les observations en fonction de ce que nous aurons appris en octobre 2020 », se félicite le chercheur. Il faut cependant garder en tête que, Mertis étant un instrument de minéralogie, ses caractéristiques ne lui permettront pas de mesurer l’abondance de la phosphine. Il pourra seulement valider sa présence.

Ce qui serait déjà énorme… et peut-être un peu trop simple. « Pour moi, nous sommes face à une réplique de l’histoire du méthane martien. Cette controverse dure depuis 15 ans. Nous sommes peut-être partis pour une décennie de discussions », note Emmanuel Marcq. Entre les articles des théoriciens qui tenteront d’expliquer la présence de la molécule, ceux des observateurs qui rendront compte de leurs tentatives de détection, et ceux de l’équipe de Bepi-Colombo, il faut en tout cas s’attendre à voir fleurir toute une littérature de la phosphine vénusienne dans les mois et les années à venir.

« C’est sûr, toute cette histoire remet Vénus sur le devant de la scène », reconnaît l’astrophysicien. À quelques mois de la sélection par la Nasa et l’ESA de leurs prochaines missions scientifiques, ce n’est pas anodin. En 2021, l’agence spatiale américaine choisira sa prochaine sonde d’exploration planétaire parmi quatre en compétition : deux à destination de Vénus, une dédiée à Io et une autre à Triton. L’ESA, elle, décidera de sa prochaine mission de classe M – où EnVision fait face à un observatoire spatial consacré aux sursauts gamma et un autre à l’origine des galaxies et des étoiles. Dopée à la phosphine, il serait étonnant que notre voisine infernale reste ignorée.