Avant d’espérer trouver de la vie ailleurs dans notre Univers, il faut y trouver des planètes habitables. Et les chercheurs ont défini où les chercher il y a un petit moment déjà. Mais aujourd’hui, deux équipes ouvrent un peu plus les perspectives en la matière. En proposant deux pistes qui laissent penser qu’il pourrait exister de nombreuses exoplanètes habitables dans notre Voie lactée.
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Le premier réflexe de celui qui se lance à la recherche d'exoplanètes habitables dans notre Univers, c'est sans doute de chercher des planètes qui ont vu le jour dans une configuration semblable à la seule qui soit connue pour abriter la vie : notre Terre. Autour d'une étoile semblable à notre Soleil et plus ou moins à la même distance. Mais au fil de leurs découvertes, les astronomesastronomes ont appris que les choses ne sont pas nécessairement aussi évidentes.
Dans notre Voie lactée, par exemple, les étoiles qui ressemblent à notre Soleil ne sont pas si nombreuses. Il y a beaucoup plus d'étoiles naines. Des étoiles plus petites que la nôtre - moins de la moitié - et plus froides. Des naines rouges. Et autour d'elles, vraisemblablement, des milliards d'exoplanètesexoplanètes. Qui, pour être habitables, devraient se trouver bien plus près de leur étoile que notre Terre de son Soleil. Au risque de se voir secouées par des forces de maréeforces de marée d'une intensité plutôt extrême.
Des chercheurs de l’université de Floride (États-Unis) ont voulu en savoir plus sur les chances que nous pourrions avoir de trouver une planète habitable autour de l'une de ces étoiles presque de la taille de JupiterJupiter. Pour cela, ils ont étudié l'excentricitéexcentricité de plus de 150 exoplanètes. Parce qu'une orbiteorbite excentrique expose une planète orbitant assez près de son étoile - à environ la distance Soleil-MercureMercure - à un risque de « réchauffement par effet de marée ». Elle est étirée et déformée par les forces gravitationnellesforces gravitationnelles changeantes sur son orbite irrégulière. Et la frictionfriction la réchauffe. Difficile, dans ces conditions, espérer y trouver de l'eau à l'état liquideétat liquide.
Selon ces travaux, un tiers des planètes en orbite autour d'une naine rouge - soit des centaines de millions d'exoplanètes - pourraient bien se trouver sur une orbite suffisamment circulaire et proche de leur étoile pour que de l'eau liquide puisse couler à la surface. Et que la vie ait pu y faire son apparition. Ce serait notamment le cas d'étoiles naines abritant plusieurs planètes. Comme Trappist-1...
D’autres zones habitables ?
Des chercheurs de l’université du Michigan (États-Unis), quant à eux, se sont penchés sur la question de la définition de la zone habitable. Et ils pensent que des régions jusqu'ici négligées pourraient bien abriter quelques planètes sur lesquelles la vie aurait pu se développer.
Pour comprendre, revenons à notre point de départ : l'idée de chercher parmi les planètes qui ressemblent à notre Terre et qui se sont formées un peu comme elle. À savoir, à l'intérieur de ce que les astronomes appellent la ligne des glaces, une limite au-delà de laquelle les moléculesmolécules les plus simples - comme le dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO2) ou l'eau (H2O) - se condensent. Comprenez qu'ils passent d'un état gazeuxétat gazeux à un état solideétat solide. Dans notre Système solaireSystème solaire, elle se situe juste avant l'orbite de Jupiter.
Les chercheurs estiment aujourd'hui que ce modèle est trop limité. Selon eux, des planètes habitables pourraient aussi se trouver sous une ligne qu'ils appellent ligne de suiesuie. Une limite plus proche de l'étoile en deçà de laquelle les composés organiques se subliment. Comprenez qu'ils passent d'un état solide à un état gazeux. Il pourrait se former, dans cette région, des mondes avec des surfaces riches en composés carbonés volatils très différentes de celles de la Terre. Ces planètes seraient également riches en carbone organique, mais pauvres en eau.
Les astronomes ont modélisé ce qui devrait se produire lorsqu'un monde riche en silicatesilicate avec 0,1 % et 1 % de carbone en massemasse et une teneur en eau variable se forme dans la région définie par la ligne de suie. Une telle planète développerait une atmosphèreatmosphère riche en méthane grâce à un processus appelé dégazagedégazage. Tout ce méthane offrirait un environnement fertile pour la génération de brumesbrumes grâce aux interactions avec les photonsphotons stellaires. Un peu comme sur Titan, la lune de Saturne. « De telles brumes ont été observées dans les atmosphères d'exoplanètes et ont le potentiel de changer le calcul de ce que nous considérons comme des mondes habitables », indique Ted Bergin, l'auteur principal des travaux, dans un communiqué de l’université du Michigan. « La brume autour d'une planète pourrait être un signe que la planète a du carbone volatil dans son manteaumanteau. Comme le carbone, c'est l'épine dorsale de la vie, la planète a une chance d'être considérée comme habitable. » Mais ce point-là reste encore à confirmer...
Exobiologie : il y aurait bien plus de planètes habitables que prévu dans la Voie lactée
Une nouvelle étude estime que de nombreuses planètes similaires à la Terre pourraient se trouver autour d'étoiles naines rouges. Selon les chercheurs, sur les quelque 100 exoplanètes qui devraient être trouvées dans la zone habitable de ces étoiles peu massives dans les années à venir, près d'une dizaine contiendrait suffisamment d'eau pour y abriter la vie.
Article de Léa FournassonLéa Fournasson paru le 03/10/2022
Depuis la toute première découverte d'une exoplanète en 1995, déjà plus de 5.000 exoplanètes ont été dévoilées. Parmi elles, des superterressuperterres potentiellement habitables, mais pas de biosignatures. Dans une nouvelle étude, des chercheurs se sont penchés cette fois sur un type d'étoile particulier : les naines rouges. Aussi appelées étoiles de type M, ces dernières sont plus froides et plus petites que le Soleil, qui est une naine jaunenaine jaune. Mais elles sont surtout les plus nombreuses dans la Voie lactéeVoie lactée, voire dans l'Univers tout entier, et abritent ainsi un nombre conséquent d'exoplanètes, dont de nombreuses rocheuses, tout comme la Terre. Mais pour que de la vie s'y développe, il manque un ingrédient essentiel : l'eau. Par quel mécanisme peut-elle être créée ou apportée ? C'est sur cette question que s'est penchée l'étude publiée dans Nature, établie par Tadahiro Kimura, doctorant de l'université de Tokyo et le Professeur Masahiro Ikoma de l'Observatoire astronomique national du Japon.
Sur Terre, l'eau a été apportée par des astéroïdes
Les deux auteurs ont simulé la croissance puis l'évolution de planètes autour d'étoiles naines rouges, en se concentrant sur la zone dite « habitable », donc dans laquelle de l'eau liquide peut exister. Elle est en partie déterminée par la distance entre l'étoile et la planète, qui définit la quantité de rayonnements que reçoit la planète. Mais ce sont ensuite les conditions de température et de pressionpression régnant au sein de l'astreastre qui préciseront la possibilité d'eau liquide, l'état de l'eau dépendant de ces deux paramètres. Ainsi, pour qu'une planète soit habitable, elle doit avoir une atmosphère suffisamment épaisse pour stopper une partie des rayonnements de son étoile, mais pas trop épaisse afin que l'effet de serreeffet de serre ne soit pas trop fort ! En particulier dans le cas d'une naine rouge, pour laquelle la zone d'habitabilitézone d'habitabilité se situe très proche de l'étoile.
Mais même dans des conditions permettant un climatclimat tempéré, comment pourrait arriver l'eau ensuite ? Sur Terre, plusieurs scénarios. L'eau serait apparue des suites d'impacts avec des comètescomètes ou des astéroïdesastéroïdes riches en eau. Mais pas seulement ! Elle pourrait aussi avoir été présente dans la croûtecroûte originelle de la Terre alors qu'elle n'était encore qu'un planétoïde, puis éjectée lorsque le cœur de notre Planète s'est contracté sur lui-même. Mais dans le cas des naines rouges, les chercheurs expliquent dans leur étude que « divers modèles prédisent que les planètes telluriquesplanètes telluriques en orbite dans la zone habitable classique autour des naines M n'ont pas d'eau ou trop d'eau, ce qui suggère que les planètes habitables autour des naines M pourraient être rares ». De plus, l'étude explique que la planète doit maintenir un climat tempéré. Dans notre cas, le climat, bien que subissant un fort dérèglement actuellement, est maintenu, hors paramètres astronomiques, par le cycle du carbone et la tectonique des plaquestectonique des plaques. Avec trop ou pas assez d'eau, ce cycle s'altérerait.
Un nouveau mécanisme pour créer de l'eau sur les planètes
Des conditions précises seraient nécessaires pour un développement de la vie sur une exoplanète. Mais un nouveau mécanisme ajouté aux simulations des chercheurs permettrait de générer de l'eau : la production directe dans l'atmosphère primitive. Selon eux, le phénomène serait « causé par l'oxydationoxydation de l'hydrogènehydrogène atmosphérique par les matériaux rocheux des planétésimaux entrants et de l'océan de magmamagma ». En effet, selon les chercheurs, durant les débuts des planètes, les multiples impacts avec des corps célestes font rentrer la surface rocheuse de la planète en fusionfusion. Les oxydes de l'océan de magma créé peuvent ensuite réagir avec une atmosphère primitive constituée d'hydrogène, et créer des molécules d'eau !
Ajouté à l'acquisition de roches hydratées par des corps étrangers, le nouveau mécanisme augmente la quantité d'eau que peut accumuler une planète. Au point où, selon les chercheurs, « 5 à 10 % des planètes d'un diamètre à 1,3 celui de la Terre en orbite autour de naines M précoces à moyennes ont des quantités d'eau de mer appropriées pour l'habitabilité », c'est-à-dire contenant entre 0,1 et 100 fois la teneur en eau de la Terre. Grâce aux télescopestélescopes Tess et Plato, à la recherche d'exoplanètes, quelque 100 astres seraient découverts dans la prochaine décennie dans la zone habitable de naines rouges, donc près de 10 avec la bonne quantité d'eau liquide pour abriter la vie ! Les chercheurs attendent aussi les résultats du JWSTJWST et de la future mission de l'ESA Ariel, conçue pour de l'analyse d'atmosphère, qui viendraient confirmer ou infirmer leur théorie.
