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La recherche d’exoplanètes favorables à la vie se précise

Photo: NASA /Tim Pyle

Un groupe de planètes situées hors de notre Système solaire, où il pourrait exister des conditions chimiques similaires à celles qui ont permis l'apparition de la vie sur la Terre, a été identifié par des astrobiologistes britanniques, et des scientifiques américains réfutent l'idée qu'un système de plaques tectoniques est essentiel à l'habitabilité d'une planète. Le point.

Un texte d'Alain Labelle

Sans surprise, les chances que la vie se développe à la surface d'une exoplanète rocheuse sont étroitement liées au type et à la force de la lumière émise par son étoile hôte, et à la présence d’eau liquide à la surface.

Selon des chercheurs de l’Université de Cambridge, la présence combinée de ces deux facteurs pourrait mener, sur les planètes identifiées, à la présence d’éléments constitutifs de la vie.

Ils affirment que les rayons ultraviolets de leur étoile hôte sont suffisamment intenses pour favoriser des réactions chimiques à leur surface, et qu'elles se trouvent à la juste distance permettant d'y trouver de l’eau liquide.

Notre travail a permis d'identifier les meilleurs endroits où chercher la vie et nous rapproche un peu plus de la question de savoir si nous sommes seuls dans l'Univers.

Paul Rimmer, Université Cambridge

Ils ont d’abord établi quelles étoiles, autour desquelles des exoplanètes ont été détectées à ce jour, possédaient à peu près la même température que notre Soleil.

Ils ont ensuite analysé les planètes en orbite autour de ces étoiles pour établir si elles recevaient suffisamment de lumière pour que les éléments constitutifs de la vie soient présents, et si elles pouvaient abriter de l’eau.

Le saviez-vous?

Selon les estimations les plus récentes, il y aurait jusqu'à 700 millions de milliards de planètes rocheuses seulement dans l'Univers observable.

Kepler 452b

Parmi les planètes identifiées se trouve Kepler 452b, détectée en 2015 par la NASA, qui avait été présentée à l’époque comme une jumelle de la Terre.

Impression artistique de l'exoplanète Kepler-452bAgrandir l’imageImpression artistique de l'exoplanète Kepler-452b Photo : NASA

Le diamètre de cette planète située à 1400 années-lumière est 60 % plus grand que celui de la Terre.

Une orbite autour de son étoile prend 385 jours, comparativement à 365 pour la Terre. Elle en est éloignée d'environ 5 % plus que la Terre ne l'est du Soleil. En outre, son étoile est seulement 10 % plus grosse et 10 % plus brillante que notre Soleil, mais elle est plus ancienne de 1,5 milliard d'années.

Kepler 452b se trouve parmi la liste des planètes qui reçoivent un rayonnement ultraviolet suffisamment puissant de leur étoile pour induire la série de réactions chimiques nécessaires à la synthèse des composés chimiques à la base de la vie sur Terre, mais les technologies actuelles ne permettent toutefois pas de le confirmer.

Il est aussi possible que la vie se développe d'une manière totalement différente que sur Terre.

Nous n'avons qu'un seul exemple jusqu'à présent (la Terre), il est logique de chercher les endroits qui nous ressemblent le plus.

Paul Rimmer

« Il y a une distinction importante entre ce qui est nécessaire et ce qui est suffisant. Les blocs de construction sont nécessaires, mais ils ne sont peut-être pas suffisants. Il est possible que vous les mélangiez pendant des milliards d'années et qu'il ne se passe rien. Mais nous devons au moins regarder les endroits où les éléments nécessaires existent », explique M. Rimmer.

Le détail de cette étude est publié dans la revue Science Advances (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Des plaques tectoniques non indispensables

Sur notre planète, la tectonique des plaques est le processus le plus fondamental à l’origine des tremblements de terre et du volcanisme.

Le volcanisme libère des gaz dans l'atmosphère, puis, par les intempéries, le dioxyde de carbone est extrait de l'atmosphère et séquestré dans les roches de surface et les sédiments.

Bradford Foley, Université de la Pennsylvanie
Agrandir l’image Photo : NASA

« L'équilibre entre ces deux processus permet de maintenir le dioxyde de carbone à un certain niveau dans l'atmosphère, ce qui est vraiment important pour que le climat reste tempéré et adapté à la vie », explique Bradford Foley, qui a mené ces travaux avec son collègue Andrew Smye de l’Université de la Pennsylvanie.

Comme la plupart des volcans terrestres se trouvent à la frontière des plaques tectoniques, les scientifiques pensaient qu'ils étaient nécessaires à l'habitabilité des exoplanètes.

En outre, le phénomène de subduction, par lequel une plaque est poussée plus profondément dans le sous-sol par une autre, peut également faciliter le cycle du carbone en le poussant dans le manteau.

Sur les planètes sans plaques tectoniques, la croûte est une plaque géante et sphérique flottant sur le manteau. Les astrophysiciens pensent qu'elles sont plus répandues que les planètes possédant des plaques. En fait, la Terre est la seule planète dont la présence de plaques tectoniques est confirmée.

Le duo de chercheurs a créé un modèle informatique du cycle de vie des planètes sans plaques.

Les chercheurs ont examiné la quantité de chaleur que leur climat peut retenir en fonction de son bilan thermique initial ou de la quantité de chaleur et d'éléments producteurs de chaleur présents lorsqu'elles se forment.

Certains éléments produisent de la chaleur lorsqu'ils se décomposent. Sur Terre, par exemple, l'uranium en décomposition produit du thorium et de la chaleur, et le thorium en décomposition produit du potassium et de la chaleur.

Après avoir effectué des centaines de simulations dans lesquelles ils variaient la taille et la composition chimique d'une planète, les chercheurs ont découvert que les planètes sans plaques peuvent maintenir les conditions nécessaires à la présence de l'eau liquide jusqu'à 4 milliards d'années après leur formation.

Il y a du volcanisme sur les planètes sans plaques, mais ces événements sont beaucoup plus courts que sur les planètes à tectonique des plaques parce qu'il n'y a pas autant de cycles.

Andrew Smye

« Les volcans entraînent une succession de coulées de lave qui s’enfouissent dans le sol au fil du temps. Et les roches et les sédiments se réchauffent lorsqu’ils sont enfouis plus profondément », explique M. Smye.

Nous avons constaté qu'à une température et une pression suffisamment élevées, le gaz carbonique peut s'échapper des roches et se frayer un chemin vers la surface, un processus connu sous le nom de dégazage.

Andrew Smye

Or, sur Terre, le même processus se produit avec l'eau dans les zones de failles de subduction.

Ce processus de dégazage augmente en fonction des types et des quantités d'éléments producteurs de chaleur présents sur une planète.

Ainsi, à un certain équilibre, une planète peut libérer suffisamment de dioxyde de carbone pour l’empêcher de geler, mais pas au point où les intempéries ne peuvent pas extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère et maintenir le climat tempéré.

Donc, la présence et la quantité d'éléments produisant de la chaleur sont de meilleurs indicateurs de la capacité d'une planète à abriter la vie que la présence de plaques, concluent les auteurs de ces travaux publiés dans la revue Astrobiology (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

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