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.

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 SoleilSoleil, qui est une naine jaunenaine jaune. Mais elles sont surtout les plus nombreuses dans la Voie lactée, voire dans l'UniversUnivers tout entier, et abritent ainsi un nombre conséquent d'exoplanètesexoplanètes, 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 Natureétablie 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 liquideliquide 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 atmosphèreatmosphère 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'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 telluriques en orbiteorbite 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. 

Une vue d'artiste d'une superterre en orbite autour de la naine rouge GJ 9827. © Nasa, T Pyle
Une vue d'artiste d'une superterre en orbite autour de la naine rouge GJ 9827. © Nasa, T Pyle

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.

Répartition des rayons orbitaux et des masses des planètes formées autour de 10.000 étoiles de type M (0,3 masse solaire). La couleur de chaque symbole représente la fraction massique en eau de l'atmosphère primordiale de la planète. La zone (en pointillés) indique les régions des planètes proches de la masse terrestre dans la zone habitable. © Observatoire astronomique national du Japon
Répartition des rayons orbitaux et des masses des planètes formées autour de 10.000 étoiles de type M (0,3 masse solaire). La couleur de chaque symbole représente la fraction massique en eau de l'atmosphère primordiale de la planète. La zone (en pointillés) indique les régions des planètes proches de la masse terrestre dans la zone habitable. © Observatoire astronomique national du Japon