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Attention aux "exoterres mirages"

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Faudra-t-il revoir à la baisse le nombre d'exoterres de la Voie lactée ? Selon les travaux de deux exobiologistes, il semblerait qu'un certain nombre d'exoplanètes en orbite dans la zone d'habitabilité des naines rouges de notre Galaxie puissent être prises à tort pour des jumelles de la Terre, contenant de l'eau liquide avec des formes de vie productrices d'oxygène à leur surface.

Une vue d'artiste de l'exoplanète Kepler 186f, exoterre supposée. Elle fait partie d’un système planétaire (comptant cinq planètes détectées) autour de l’étoile Kepler-186, située à quelque 500 années-lumière dans la constellation du Cygne. © Nasa Ames/Seti Institute/JPL-Caltech

Nous somme raisonnablement sûrs depuis quelques années qu'il existe des milliards de superterres dans la zone d'habitabilité à l'intérieur de la Voie lactée. Les conditions pour l'apparition et l'évolution de molécules carbonées complexes semblent aussi largement répandues dans notre Galaxie. Les découvertes se sont donc multipliées donnant plus de poids à ce dont on se doute depuis des dizaines d'années, à savoir que des formes de vie devraient émerger aussi facilement et inévitablement dans l'univers que les étoiles et les planètes.

Mais qui dit formes de vie n'implique pas forcément civilisations technologiques avancées. Pourtant, étant donné l'âge de la Voie lactée, il serait étonnant qu'une multitude de telles civilisations ne soient pas apparues et n'aient pas laissé leurs empreintes au moins dans la banlieue stellaire proche de leur berceau. Dit autrement, et en ayant à l'esprit le roman d'Arthur Clarke et le fameux paradoxe de Fermi, pourquoi n'avons-nous pas déjà découvert un monolithe noir sur la Lune ?

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

Des exoterres sans océans autour des naines rouges

Des réponses partielles sont peut-être en train d'émerger, même si elles sont plutôt décevantes pour les chercheurs engagés dans le programme Seti. Il a ainsi été récemment avancé que les sursauts gamma ont joué le rôle d'un frein très sérieux pour l'apparition et surtout l'évolution de la vie dans les premiers milliards d'année de l'existence du cosmos observable. Voilà maintenant qu'un article déposé sur arxiv par deux astrobiologistes de l'université de Washington, Rodrigo Luger et Rory Barnes, vient à nouveau de questionner l'habitabilité des exoplanètes rocheuses autour des naines rouges de type M. Rappelons que ces étoiles constituent la majorité des astres autour desquels doivent se trouver des superterres habitables dans la Galaxie.

On se pose des questions depuis longtemps à leur sujet. En effet, dans leur jeunesse, la vie des naines rouges est très agitée, avec des colères terribles, produisant des flots de rayons X et ultraviolets pouvant endommager les formes vivantes que nous connaissons. S'y ajoutent des 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 certaine période de leur existence, soient des environnements favorables à l'apparition et à l'évolution de la vie.

L'exoplanète Kepler 186f a été présentée comme une candidate prometteuse au titre d'exoterre. Mais on ne peut pas écarter l'hypothèse qu'il s'agisse d'un exemple d'exoterre mirage. © Nasa Ames/Seti Institute/JPL-Caltech

Dans leur article, les deux chercheurs donnent des raisons supplémentaires d'avoir des doutes à ce sujet. Pire, ils remettent même en question une stratégie de recherche de biosignatures qui semblait solide, celle consistant à mesurer la quantité d'O2 dans l'atmosphère d'une exoplanète. Les simulations numériques qu'ils ont réalisées font penser que, du fait de leur faible masse, les naines rouges se forment par effondrement gravitationnel pendant un temps bien supérieur à celui d'une naine jaune comme le Soleil. Le processus prendrait des centaines de millions d'années alors que des planètes naîtraient dans leur orbite en dix millions d'années environ. Les naines rouges resteraient donc pendant une longue durée au stade de protoétoile et surtout au stade de la pré-séquence principale en tirant leur énergie uniquement de l'effondrement gravitationnel. Ce genre d'astre est particulièrement lumineux, plus que lors de la séquence principale avec l'allumage des réactions thermonucléaires. Il en résulte que la température de surface des superterres qui se trouveront finalement dans la zone d'habitabilité sont initialement très élevées, de sorte que leur atmosphère doit subir un fort processus d'érosion et qu'elles perdent aussi beaucoup d'eau.

Une atmosphère riche en oxygène d'origine abiotique

Un effet pervers devient aussi possible pendant cette période. L'eau sous forme de vapeur présente dans l'atmosphère de ces exoplanètes va se dissocier sous l'action des rayons énergétiques des naines rouges. Les nouveaux calculs montrent qu'il peut alors se former des atmosphères dix fois plus denses que celle de Vénus, mais contenant alors essentiellement de l'oxygène. Or l'excès d'oxygène est un poison pour bien des formes de vie.

Au final, les deux astrobiologistes arrivent à la conclusion qu'il devrait exister un certain nombre d'astres qu'ils appellent des exoterres mirages. En effet, elles se présenteraient sous la forme d'exoplanètes de taille similaire à celle de la Terre dans la zone d'habitabilité autour de vieilles naines rouges. L'analyse de leur atmosphère révélerait la présence de grandes quantités d'oxygène moléculaire. Deux pistes qui pourraient conduire à imaginer que ces exoplanètes ont de l'eau liquide et abriteraient des êtres vivants produisant de l'oxygène. En réalité, il s'agirait de planètes très pauvres en eau et où la vie n'a pas pu apparaître.

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