Chercher des exoplanètes habitables s'apparente à chercher de la vie ailleurs dans l'Univers. Pour y arriver, les scientifiques ont établi le principe d'une zone d'habitabilité. Des chercheurs viennent d'apporter des précisions utiles à la méthode de recherche.

Les astronomes cherchent activement de la vie ailleurs dans l’Univers, quelle que soit sa forme. Pour ce faire, il faut identifier les mondes habitables. C’est justement le rôle du télescope spatial TESS, lancé par la Nasa en 2018. Des milliers d’exoplanètes ont été découvertes depuis 1995, mais y déceler la vie est bien plus long et difficile. Dans un article à paraître le 14 novembre 2019 dans The Astrophysical Journal, une équipe de chercheurs propose une nouvelle méthode, plus fine, pour cette recherche.

Il est complexe de déterminer si une exoplanète, située à des années-lumière de nous, peut oui ou non abriter la vie. Les scientifiques ont donc établi depuis plusieurs années le concept d’une « zone d’habitabilité ». Pour qu’une planète puisse potentiellement porter la vie, on considère qu’en plus d’avoir une atmosphère et être rocheuse, elle doit être située dans une région ni trop éloignée, ni trop proche, de son étoile. L’idée est que les conditions soient réunies pour qu’il puisse y avoir de l’eau — facteur probablement sine qua non à l’apparition de toute vie telle qu’on la connaît.

L’exoplanète Kepler-186f. // Source : NASA/Ames/SETI Institute/JPL-Caltech (photo recadrée)

Un nouvel ingrédient de recherche : la chimie

Les chercheurs de l’université de Northwestern réduisent leur méthodologie aux naines rouges, une catégorie d’étoiles qui représente 70 % de la population stellaire au sein de la Voie lactée. Leur but : définir avec plus de précision la zone d’habitabilité de ce type d’étoiles si répandues. Jusqu’ici, les méthodologies de recherche étaient basées sur des modèles climatiques 3D. Pour ces chercheurs, il manquait un ingrédient essentiel dans le processus : la chimie !

Les scientifiques de l’université Northwestern ont procédé à des simulations informatiques comprenant de la modélisation 3D classique, mais aussi des éléments de photochimie et de chimie atmosphérique. Grâce à cette idée novatrice, ils ont réussi à préciser les interactions physiques entre les radiations UV émises par l’étoile et les gaz planétaires (vapeur d’eau, ozone…). « La photochimie 3D joue un rôle essentiel, parce qu’elle fournit de la chaleur ou du refroidissement, ce qui peut affecter la thermodynamique et peut-être la composition atmosphérique d’un système planétaire », explique dans le communiqué Howard Chen, co-auteur de l’étude. Le résultat est fidèle à cette affirmation, puisque les chercheurs ont pu préciser des conditions supplémentaires à l’habitabilité.

D’après cette nouvelle méthode d’étude des exoplanètes et de leurs étoiles, les radiations ont un impact sur l’habitabilité. // Source : Nasa / JPL

Les étoiles calmes plus pertinentes ?

Parmi les potentielles découvertes apportées par ce nouveau modèle de recherche, il semblerait bel et bien que les radiations UV émises par les étoiles aient une importance cruciale. Les planètes qui orbitent autour d’étoiles très actives — émettant donc plus de rayons (en raison par exemple d’éruptions fréquentes) — seront plus facilement soumises à l’évaporation de leur eau. En conséquence, les planètes orbitant autour d’étoiles plus calmes auront davantage de chances de contenir de l’eau à l’état liquide. « Cela contraste nettement avec les recherches antérieures qui utilisaient des modèles climatiques sans photochimie active », relèvent les chercheurs.

Ce n’est pas tout. L’analyse chimique associée à la modélisation climatique 3D a permis de confirmer que certaines planètes, pourtant présentes dans la zone d’habitabilité, souffrent d’un obstacle essentiel à la vie : leur couche d’ozone est trop fine. Elles peuvent avoir de l’eau liquide, des températures supportables, mais leur couche d’ozone laisse passer trop de rayons UV, à un niveau bien trop dangereux pour la vie telle que nous l’envisageons.

« Sommes-nous seuls ? »

« ‘Sommes-nous seuls ?’ est l’une des plus grandes questions sans réponse. Si l’on peut prédire quelles planètes sont les plus hospitalières pour la vie, alors on se rapprochera de répondre à cette question de notre vivant », avance Howard Cheng. Les auteurs de cette méthode de recherche précisent que certains télescopes spatiaux (y compris James Webb pour 2021) possèdent des instruments capables d’étudier la vapeur d’eau et l’ozone. Ils pensent donc que, grâce à leur méthode, on saura un peu mieux où pointer ces instruments. Cela restreint effectivement le champ de recherches, de quoi multiplier les chances de trouver des exoplanètes habitées par une forme de vie.

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