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Exobiologie : il est vraiment dur de vivre à côté d'une naine rouge

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Par Laurent Sacco, Futura

En modélisant l'impact des vents stellaires des naines rouges sur des exoplanètes potentiellement habitables, un groupe d'astrophysiciens états-uniens est arrivé à une conclusion déjà obtenue par leurs collègues. Le bouclier magnétique des exoterres ne pourrait pas empêcher l'érosion de leur atmosphère. La probabilité de trouver des formes de vie évoluées dans la Voie lactée doit donc probablement être revue à la baisse.

Vue d’artiste d’une exoterre en orbite autour d'une naine rouge. Bien qu'elle soit dans la zone habitable de l'étoile, cette planète est en train de perdre son atmosphère sous l'action des vents stellaires de son étoile hôte. Du fait de sa proximité, il s'y produit aussi de spectaculaires aurores boréales. Elles devraient être visibles jusqu'à l'équateur et considérablement plus brillantes que sur Terre. © David A. Aguilar, CfA

Le nombre d'exoplanètes détectées dans la Voie lactée ne fait que grandir, et avec lui l'estimation du nombre de planètes situées dans la zone d'habitabilité au sein de notre Galaxie. De la même façon dont les formations des éléments lourds et des étoiles sont apparues comme inévitables au cours des développements de l'astrophysique pendant la seconde moitié du XXe siècle, la formation d'un cortège planétaire semble nécessairement accompagner la naissance des étoiles. La radioastronomie et l'astrochimie nous ayant révélé que des composés organiques étaient présents dans les nuages moléculaires où naissent les étoiles, on ne peut que difficilement échapper à la conclusion qu'il existe probablement des formes vivantes dans presque tous les systèmes planétaires existant dans la Voie lactée.

En ce début de XXIe siècle, le paradoxe de Fermi ne fait donc que devenir de plus en plus aigu. D'autant plus que nous savons que des planètes pouvaient se former assez tôt dans l'histoire du cosmos, comme le prouve la découverte récente de Kepler-10c. Même en admettant que le voyage interstellaire en utilisant des trous de ver soit impossible, aucune loi de la physique n'interdit vraiment de construire une arche des étoiles emportant avec elle une biosphère pouvant durer quelques centaines d'années, le temps nécessaire pour passer d'une étoile à une autre à des vitesses bien inférieures à celle de la lumière.

Les exoplanètes et le paradoxe de Fermi

Comme notre Voie lactée est âgée de plus de dix milliards d'années, et comme il semble bien y avoir une abondance d'exoplanètes potentiellement habitables, de nombreuses civilisations extraterrestres auraient dû avoir le temps de se développer et de coloniser au moins une portion de la Galaxie. On ne comprend donc pas pourquoi la Terre n'a pas été annexée à l'une de ces colonies depuis quelques milliards d'années. L'espèce humaine étant récente, des extraterrestres découvrant notre planète il y a quelques centaines de millions d'années n'auraient donc eu aucune raison de s'abstenir de prendre possession de notre globe.

Il y a au moins deux solutions simples possibles à ce paradoxe. La première est que la vie intelligente soit très rare même à l'échelle d'une galaxie en raison de sa complexité même, ce qui rend son apparition par le jeu du hasard et de la nécessité très improbable. La seconde est que ce soit l'apparition de la vie complexe elle-même qui est une rareté.

Le site Du Big Bang au vivant est un projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine. Hubert Reeves, Jean-Pierre Luminet et d'autres chercheurs y répondent à des questions à l'aide de vidéos. © Dubigbangauvivant, YouTube

Depuis un moment déjà, les astrophysiciens et les planétologues s'interrogent sur les conditions auxquelles sont soumises des exoplanètes dans la zone d'habitabilité autour des naines rouges de type M. Ces étoiles sont très nombreuses dans la Voie lactée : elles constitueraient même 80 % de sa population stellaire. Il y a donc bien plus de chances de trouver une exoterre autour d'une naine rouge qu'autour d'une naine jaune comme le Soleil. Or, on sait que le premier milliard d'années de la vie d'une naine rouge est très agité, avec des colères terribles, produisant des flots de rayons X et ultraviolets pouvant endommager les formes vivantes que nous connaissons. Elles s'accompagnent aussi de tempêtes avec des vents stellaires magnétisés qui peuvent éroder une atmosphère planétaire. Il n'est donc nullement évident que les naines rouges, au moins pendant une période de leur existence, soient des environnements favorables à l'apparition et à l'évolution de la vie.

Érosion inévitable de l’atmosphère d’exoplanètes par les vents stellaires

On étudie cette question depuis plusieurs années au moyen de diverses simulations sur ordinateur. Il s'agit de savoir si certaines exoplanètes dans la zone d'habitabilité autour des naines rouges peuvent avoir une magnétosphère et une atmosphère suffisamment protectrices. Un groupe d'astrophysiciens états-uniens vient de déposer récemment sur arxiv un article dans lequel les chercheurs n'ont pas étudié l'effet des colères des naines rouges (qui, comme on l'a vu, est surtout problématique pour l'exobiologie au début de l'existence de ces astres), mais celui de leurs vents stellaires en continu. Les données concernant trois exoplanètes de type terrestre découvertes par Kepler et orbitant autour de naines rouges en milieu de vie ont été injectées dans un modèle numérique sur ordinateur.

Les chercheurs ont confirmé des résultats déjà obtenus. Même une exoplanète avec un bouclier magnétique comparable à celui de la Terre n'offre pas une protection sûre contre les vents stellaires de ces naines rouges. Les interactions entre ces vents, la magnétosphère et l'ionosphère de ces exoplanètes dans la zone d'habitabilité montrent en effet que les boucliers magnétiques devaient évoluer périodiquement. La plupart du temps, ils sont trop faibles pour empêcher l'érosion d'une atmosphère sous l'effet des vents stellaires.

Bien que les systèmes planétaires soient très nombreux dans la Voie lactée, il se pourrait donc bien que la vie y soit très rare, ou au mieux sous la forme d'extrêmophiles semblables à ceux qui ont peut-être existé ou existent encore sur Mars.