Africa-Press – Tchad. Les astronomes ont découvert une petite planète autour de Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil. Mais comment les astronomes décident-ils si une planète est propice à la vie ?
Dans le film de science-fiction Interstellar, des astronautes quittent une Terre mourante à la recherche d’une planète hospitalière où la race humaine pourrait s’installer.
Mais les deux premiers mondes de leur liste – jugés “potentiellement habitables” à distance – se révèlent d’une hostilité cauchemardesque après une inspection plus approfondie. Le premier arrêt de l’équipage est une planète océanique balayée par des raz-de-marée de 1 km de haut, tandis que le second est un monde gelé étouffé par de l’ammoniac toxique.
Bien que le film de Christopher Nolan soit un film fantastique, il s’inspire d’un aspect réel du travail des astronomes qui étudient les exoplanètes, des mondes situés au-delà de notre système solaire.
La recherche de planètes capables d’accueillir la vie pourrait répondre à une question séculaire : sommes-nous seuls dans l’Univers ? Mais que veulent dire les astronomes lorsqu’ils qualifient des mondes lointains de potentiellement habitables, ou de semblables à la Terre ?
Lorsque nous parlons d’exoplanètes “potentiellement habitables”, ce terme fait référence aux qualités mesurables d’une planète qui sont nécessaires à l’existence de conditions habitables”, explique le professeur Abel Méndez, de l’université de Porto Rico (UPR) à Arecibo.
Il s’agit donc de cibles prometteuses où rien n’est garanti. Mais deux critères dominent les discussions populaires sur l’habitabilité des planètes : premièrement, la taille de la planète (et donc ses chances d’être rocheuse) et, deuxièmement, sa localisation dans ce qu’on appelle la zone habitable (ou Boucle d’or).
Il s’agit de la plage de distances autour d’une étoile hôte où la lumière des étoiles est juste suffisante pour maintenir l’eau sous forme liquide à la surface d’une planète. Si l’on est trop près de l’étoile, la chaleur fait bouillir l’eau ; si l’on est trop loin, l’eau gèle.
Ce sont des règles empiriques utiles, mais une multitude de facteurs influencent le degré d’hospitalité des planètes. Et certaines sont exclues de la conversation en raison des limites de la technologie.
Il s’agit de la plage de distances autour d’une étoile hôte où la lumière des étoiles est juste suffisante pour maintenir l’eau sous forme liquide à la surface d’une planète. Si l’on est trop près de l’étoile, la chaleur fait bouillir l’eau ; si l’on est trop loin, l’eau gèle.
Ce sont des règles empiriques utiles, mais une multitude de facteurs influencent le degré d’hospitalité des planètes. Et certaines sont exclues en raison des limites de la technologie.
“Au fur et à mesure que nous apprenons des choses sur ce qui rend la Terre habitable, des éléments comme le champ magnétique deviennent vraiment importants”, explique le professeur Don Pollacco, qui mène des recherches sur les exoplanètes à l’université de Warwick.
“Si Nous ne pouvons pas mesurer le champ magnétique d’une exoplanète, alors nous l’oublions”.
Mais d’autres propriétés mesurables sont pertinentes pour la question de la vie. Pour commencer, la plupart des exoplanètes “potentiellement habitables” orbitent autour de naines rouges, le nom d’une catégorie d’étoiles qui sont plus petites, plus froides et plus sombres que notre Soleil.
Les naines rouges sont le type d’étoile le plus nombreux – elles représentent environ 75 % des étoiles de notre galaxie – mais ce n’est qu’un détail. La raison principale de leur prédominance est qu’il est plus facile d’y trouver des planètes de faible masse.
Les astronomes recherchent les exoplanètes de deux manières principales : la méthode de la vitesse radiale – ou wobble – repose sur la détection de la force gravitationnelle qu’une planète exerce sur son étoile hôte, tandis que la méthode du transit utilise la baisse de luminosité lorsqu’une planète passe devant son étoile.
Dans le cas de la méthode de l’oscillation, il est plus facile de détecter une petite planète tirant sur une étoile de même taille que la sienne, que de tirer sur un objet plusieurs fois plus grand.
Dans la méthode du transit, une petite exoplanète passant devant une petite naine rouge bloque une plus grande partie de la lumière de cette étoile, tandis que le signal d’un monde de la taille de la Terre passant devant une étoile semblable au Soleil, plus grande et plus brillante, sera noyé par son éblouissement.
Mais comme les naines rouges sont moins lumineuses que le Soleil, les planètes doivent être situées plus près afin de recevoir suffisamment d’énergie pour que l’eau s’accumule.
Plus une planète est proche, plus les forces de marée exercées par l’étoile hôte sont fortes. Cela peut entraîner un verrouillage tidal de la planète, ce qui signifie que le temps qu’elle met à tourner sur son propre axe est égal au temps nécessaire pour accomplir une révolution de son étoile. Les planètes à verrouillage tidal présentent toujours le même côté vers leur étoile.
La Lune est verrouillée par rapport à la Terre, ce qui explique pourquoi nous voyons toujours la même “face”. Contrairement à la Lune, les planètes liées à leur étoile par la torsion auraient un côté jour permanent et un côté nuit permanent.
“La seule façon dont la chaleur peut atteindre le côté froid est soit par la planète elle-même, soit par une atmosphère si elle en a une. Certaines personnes ont émis l’hypothèse suivante : s’il fait chaud d’un côté et froid de l’autre, il doit y avoir une zone tempérée quelque part au milieu”, explique Don Pollacco.
“Si l’on se place à un mètre cinquante d’un côté, on est grillé, si l’on se place à un mètre cinquante de l’autre côté, on gèle”, plaisante-t-il.
Il existe toute une série d’opinions sur les effets probables du verrouillage de marée sur l’habitabilité. Mais les étoiles de faible masse ont tendance à être plus violentes et imprévisibles que leurs homologues plus imposantes.
Le professeur Pollacco et ses collègues de Warwick, de l’université Queen’s de Belfast et de l’université danoise d’Aarhus ont étudié certains des systèmes habitables découverts par le télescope spatial Kepler de la Nasa.
Ils ont découvert qu’une étoile hôte, Kepler -438, produisait des “super-éruptions”, c’est-à-dire des explosions lumineuses qui peuvent projeter des torrents de particules chargées dans l’espace. Les scientifiques pensent que ces éruptions géantes pourraient décaper l’atmosphère des planètes proches et faire griller toute vie à leur surface.
Mais Don Pollacco commente : “Sur Terre, nous avons de la vie dans les roches et à 20 000 pieds sous la mer… Si vous êtes aussi près d’une éruption majeure, vous allez le savoir. Ce que cela signifie, c’est que vous devez évoluer d’une manière différente.”
“Nous avons un système dont nous savons où se trouve la vie et nous l’utilisons comme exemplaire… mais nous avons déjà utilisé ce raisonnement auparavant et trouvé des choses que nous ne nous attendions pas à trouver. Y aller armé d’une vision de la vie telle qu’elle existe ici sur Terre a toutes les chances d’être faux.”
Le Dr Jon Jenkins, co-investigateur de la mission Kepler, s’est fait l’écho de ce point de vue, en déclarant que le jury n’avait pas encore décidé si la vie avait plus de chances d’apparaître dans les zones habitables des étoiles de faible masse ou dans celles des étoiles plus brillantes comme le Soleil.
“Dans la recherche de la vie, nous devons vraiment retourner chaque pierre, pour voir ce qui en sort”, a-t-il déclaré à BBC News.
Le professeur Abel Méndez, qui dirige le Laboratoire d’habitabilité planétaire à l’UPR, affirme que la nouvelle planète autour de Proxima Centauri – qui est une étoile naine rouge – pourrait servir de banc d’essai pour différentes théories.
“Si nous finissons par découvrir que ces étoiles sont si mauvaises pour la vie, cela signifie que 75% des étoiles de notre galaxie ne sont pas bonnes… C’est utile de le savoir.”
Mais toutes les cibles potentielles pour la vie ne gravitent pas autour d’étoiles faibles et de faible masse. En 2015, la Nasa a annoncé la découverte par Kepler d’une planète un peu plus grande que la Terre en orbite autour d’une étoile appartenant à la même classe que le Soleil, et dont la période orbitale est très similaire à celle de notre propre planète – 385 jours.
Il n’est pas surprenant que beaucoup pensent que Kepler-452b est la planète la plus proche de la Terre à ce jour, mais le Dr Jenkins explique que l’équipe a dû travailler dur pour faire sa détection.
Tout d’abord, ils ont dû tenir compte du “bruit” des données provenant de leur échantillon d’étoiles semblables au Soleil, qui s’est avéré être deux fois plus actif que prévu. Mais ils ont également dû faire face à des interférences dans les images, causées par la façon dont l’instrument principal du télescope a réagi à l’environnement thermique à bord du vaisseau spatial.
Si les planètes situées dans les zones habitables des étoiles semblables au Soleil sont actuellement difficiles à détecter, il est presque certain qu’à terme, les astronomes seront en mesure d’étudier un large échantillon de ces systèmes.
Cela sera possible grâce à la série d’observatoires terrestres et spatiaux qui seront mis en service dans les prochaines décennies, notamment la mission européenne PLATO, le télescope spatial James Webb de la Nasa et le télescope européen de très grande taille (E-ELT) au Chili.
“Il est stupéfiant de penser qu’il y a 30 ans, lorsque j’étais à l’université, l’idée de détecter une planète extrasolaire semblait relever de la science-fiction”, déclare le Dr Jenkins, du centre de recherche Ames de la Nasa en Californie. “Il sera très intéressant de voir ce qui se passera au cours des 30 prochaines années”.
Une approche pour trouver la vie avec la prochaine génération d’instruments consiste à rechercher des signatures gazeuses de la biologie dans les atmosphères des exoplanètes – ce qu’Abel Méndez appelle “la prochaine grande étape”.
Selon lui, cela pourrait nous permettre “non seulement de dire que la planète est habitable, mais aussi qu’elle est habitée”. Le professeur Méndez pense que la signature de l’oxygène et du méthane d’une planète de la zone habitable pourrait fournir des indices alléchants sur la biologie, mais il précise que cela ne suffira pas pour affirmer qu’il s’agit d’une découverte.
Cependant, les astronomes s’accordent à dire que la présence de gaz produits uniquement par des moyens artificiels – la pollution, en d’autres termes – est un signe révélateur de vie. Le professeur Pollacco qualifie cette constatation de “démoralisante”, mais il explique : “Cela doit indiquer quelque chose – probablement une société technologiquement capable.”
Cela donne à réfléchir de penser que notre première indication de vie intelligente pourrait provenir d’une civilisation en train de ravager sa propre planète. Mais il y a un côté positif, selon Don Pollacco.
“Il y aura éventuellement quelqu’un à qui parler et avec qui nous aurons quelque chose en commun.”
