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Une des planètes de Gliese 581 serait bien habitable !

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Le célèbre journal Astronomy & Astrophysics revient sur la découverte, autour de Gliese 581, de deux exoplanètes éventuellement habitables et comparables à la Terre. Deux équipes internationales, l'une dirigée par Franck Selsis  et l'autre par Werner von Bloh y confirment, dans deux publications, que l'une des planètes pourrait en effet être située dans la zone d'habitabilité autour de l'étoile Gliese 581.

Gliese 581, la naine rouge entourée de planètes. Photo ESO

En avril 2007, un groupe d’astronomes européens annonçait la découverte de deux nouvelles planètes en orbite autour de l'étoile Gliese 581 (une naine rouge), avec des masses d'au moins 5 et 8 fois celle de la Terre. Vu leur distance à leur étoile mère, ces nouvelles planètes (maintenant connues sous les noms de Gliese 581c et Gliese 581d) ont été considérées comme les premiers candidates potentielles au titre de planètes habitables.

Cependant, plusieurs questions concernant l'influence d'une atmosphère pour la température sur ces planètes restaient en suspens. Astronomy & Astrophysics publie sur ce sujet deux études théoriques du système planétaire de Gliese 581. Les chercheurs évaluent les limites de la zone habitable autour de l'étoile en tenant compte de différents paramètres comme la nécessité d'avoir de l'eau liquide, l'influence du CO2 sur la température avec l'effet de serre et les conditions permettant à la photosynthèse de s'effectuer.

Le bilan des deux équipes

Dans une première publication, F. Selsis et ses collègues ont calculé les propriétés de l'atmosphère de la planète à différentes distances de l'étoile.

Si la planète est trop proche de l'étoile, la température élevée ne permet pas à l'eau liquide d'exister autrement que sous forme de vapeur, laquelle sera probablement photodissociée en oxygène et hydrogène qui s'échapperont de la planète. C'est le cas sur Vénus. En revanche, un taux important de CO2 gazeux peut produire un fort effet de serre permettant à la planète de se situer plus loin de son étoile, à une distance où l'énergie lumineuse serait normalement trop faible pour maintenir une température moyenne au-dessus du point de congélation de l'eau. En fait, il y a une certaine incertitude qui affecte l'évaluation des limites de la zone d'habitabilité : c'est la prise en compte du bilan radiatif d'éventuels nuages dont on ignore tout.

Dans une seconde publication W. von Bloh et ses collègues ont étudié la localisation d'une sous-région particulière de la zone d'habitabilité : celle où la photosynthèse serait possible.

Cette zone, que l'on appelle la zone photosynthétique, est assez étroite et les chercheurs ont déterminé ses limites en utilisant des modèles d'évolution thermique du climat avec des sources potentielles de CO2,  comme des dorsales océaniques et des volcans, et des puits de CO2, comme les processus d'érosion permettant d'en stocker. L'équilibre entre les deux, qui intervient de façon cruciale pour la biomasse, dépend fortement de l'âge de la planète et de sa capacité à entretenir une tectonique des plaques. Trop vieille, la planète ne serait plus favorable à la vie.

Cliquez pour agrandir. Crédit : Astronomy & Astrophysics

L'illustration ci-dessus montre les frontières de la zone habitable (HZ) obtenues par les deux équipes. La partie supérieure de la figure montre la HZ du Soleil (à son âge actuel). La courbe rouge montre la limite extérieure maximale de la HZ. La limite extérieure est en effet située quelque part entre 1,7 et 2,4 UA. Les barres vertes montrent les limites de la zone photosynthétique calculées avec le modèle de von Bloh et coll. La partie centrale de la figure montre les limites de la HZ de Gliese 581 calculées avec les modèles atmosphériques de Selsis et coll. La partie inférieure illustre les limites de la zone photosynthétique calculées avec les modèles géophysiques de von Bloh et ses collègues. Les limites sont indiquées pour plusieurs âges possibles (5, 7 et 9 milliards d'années) pour le système planétaire de Gliese 581. D'après les dernières estimations, cette étoile serait âgée de 7 milliards d'années. Les barres violettes horizontales entourant les planètes Gliese 581 c et d illustrent les variations de distances à l'étoile dues à l'excentricité de leurs orbites.

Au final, Gliese 581 c ne serait pas habitable mais Gliese 581 d pourrait l'être. Il y a toutefois quelques problèmes. Le premier est que la planète est très probablement en rotation synchrone, ce qui veut dire qu'elle orbite autour de son soleil en lui présentant toujours la même face. Le second est que 581 d est presque à la limite de la ZH et les variations d'excentricité de son orbite la font parfois quitter cette zone, selon von Bloh.

L'étude complémentaire du groupe de Grenoble

Une étude complémentaire a été menée par des astrophysiciens de l'Université de Grenoble. H. Beust et son équipe ont ainsi étudié la stabilité du système planétaire Gliese 581. Ces études sont importantes car l'évolution à long terme des orbites planétaires pourrait changer le climat de ces planètes.

Dans notre système solaire, sous l'influence des autres planètes, l'orbite terrestre évolue périodiquement en pensant d'une orbite presque circulaire à une autre légèrement plus excentrique, ce qui est à la racine de l'alternance des ères glaciaires et chaudes.

Or, des changements orbitaux drastiques pourraient bien avoir empêché le développement de la vie sur ces planètes. Beust et ses collègues ont calculé les orbites du système sur 100 millions d'années. Celles-ci sont stables.

De plus, contrairement à ce qui arrive souvent pour les naines rouges de type M comme Gliese 581, son activité magnétique semble stable aussi, ce qui n'indique pas un trop grand nombres d'éruptions solaires générant un rayonnement X et UV peu compatibles avec le développement de la vie.

Reste que si la vie existe sur Gliese 581 d, les conditions doivent être rudes et elle ne doit donc pas ressembler à la nôtre. On en saura peut-être plus dans quelques années avec la mission Terrestrial Planet Finder (TPF), le projet Darwin n'ayant pas été retenu par l'ESA.