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Au cours des dernières années, de nombreuses exoplanètes sont venues enrichir le catalogue cosmique des astrophysiciens. La découverte d’exoplanètes a naturellement conduit les scientifiques à s’interroger plus avant sur l’habitabilité de ces planètes et leur capacité à abriter la vie ou non. Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont étudié le cas de Proxima b en la comparant aux conditions primitives de la Terre, et ont conclu que cette exoplanète proche pourrait potentiellement abriter la vie. 

En août 2016, des astronomes de l’European Southern Observatory (ESO) ont annoncé la découverte d’une exoplanète dans le système voisin de Proxima Centauri. La nouvelle a été accueillie avec un enthousiasme considérable car il s’agissait de la planète rocheuse la plus proche de notre Système solaire, elle aussi orbitant dans la zone habitable de son étoile.

Depuis lors, de nombreuses études ont été menées pour déterminer si cette planète pouvait réellement supporter la vie. Malheureusement, la plupart des recherches effectuées jusqu’à présent ont montré que les probabilités d’habitabilité ne sont pas bonnes. Entre la variabilité de Proxima Centauri et la planète étroitement liée à son étoile, la vie aurait du mal à survivre là-bas.

Cependant, prenant comme exemple les formes de vie de la Terre primitive, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut Carl Sagan (CSI) a montré comment la vie pouvait avoir une chance d’émerger sur Proxima b après tout. L’étude, récemment publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a été menée par Jack O’Malley-James et Lisa Kaltenegger.

L’habitabilité des planètes orbitant des naines rouges

Ensemble, ils ont examiné les niveaux de flux UV de surface que les planètes en orbite autour d’étoiles de type M (naine rouge) subiraient et les ont comparés à ceux de la Terre primordiale. Les scientifiques discutent depuis des décennies de l’habitabilité potentielle des systèmes à naines rouges. D’une part, ils ont un certain nombre d’attributs encourageants, dont l’un des principaux est leur nombre au sein de l’Univers.

Les naines rouges sont essentiellement le type d’étoile le plus répandu dans l’Univers, représentant 85% des étoiles de la Voie lactée. Elles ont également la plus grande longévité, avec des durées de vie pouvant atteindre des milliards d’années. Enfin, elles semblent être les étoiles les plus susceptibles d’héberger des systèmes de planètes rocheuses.

Ceci est attesté par le grand nombre de planètes rocheuses découvertes ces dernières années autour des étoiles naines rouges voisines — telles que Proxima b, Ross 128b, LHS 1140b, Gliese 667Cc, GJ 536, les sept planètes rocheuses en orbite autour de TRAPPIST-1. Cependant, les étoiles naines rouges présentent également de nombreux obstacles à l’habitabilité, dont le moindre n’est pas leur nature variable et instable.

Vue d’artiste des exoplanètes du système TRAPPIST-1. Les chercheurs ont utilisé ces planètes dans leur modélisation afin de mieux comprendre les différents effets subis par une planète orbitant une naine rouge. Crédits : NASA/JPL-Caltech

« La principale barrière à l’habitabilité de ces mondes est l’activité de leurs étoiles hôtes. Des vents stellaires réguliers peuvent baigner ces planètes de niveaux élevés de radiations biologiquement nocives. En outre, sur de plus longues périodes, les flux de rayons X et les flux de particules provenant des étoiles hôtes mettent les atmosphères de ces planètes en danger de disparition progressive si une planète ne peut pas reconstituer suffisamment rapidement son atmosphère » déclare O’Malley-James.

Contrairement à notre Soleil, ces étoiles naines ultra-froides de faible masse sont variables, instables et sujettes aux éruptions soudaines. Ces objets émettent beaucoup de rayons UV de haute énergie, nocifs pour la vie telle que nous la connaissons et capables de détruire l’atmosphère des planètes.

Cela limite considérablement la capacité de toute planète en orbite autour d’une étoile naine rouge à donner place à la vie ou de rester habitable longtemps. Cependant, comme de précédentes études l’ont montré, cela dépend en grande partie de la densité et de la composition de l’atmosphère des planètes, sans parler du fait que la planète possède ou non un champ magnétique.

Comparer les exoplanètes à la Terre primitive

Pour déterminer si la vie pouvait perdurer dans ces conditions, O’Malley-James et Kaltenegger ont examiné les conditions qui régnaient sur la planète Terre il y a environ 4 milliards d’années. À cette époque, la surface de la Terre était hostile à la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui. En plus de l’activité volcanique et d’une atmosphère toxique, le paysage a été bombardé par les rayons ultraviolets d’une manière similaire à celle des planètes orbitant actuellement des étoiles de type M.

Pour remédier à cela, Kaltenegger et O’Malley-James ont modélisé les environnements UV de surface de quatre exoplanètes potentiellement habitables proches — Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b et LHS-1140b — avec diverses compositions atmosphériques. Celles-ci vont de celles similaires à la Terre actuelle à celles à atmosphères érodées ou anoxiques — c’est-à-dire celles qui ne bloquent pas bien le rayonnement UV et qui n’ont pas de couche d’ozone protectrice.

naine rouge exoplanetes

Les intenses radiations constituant l’environnement des étoiles de type M pourraient tout de même permettre l’apparition de la vie sur des planètes ressemblant à des versions de la Terre primitive. Crédits : Jack O’Malley-James

Ces modèles ont montré que, à mesure que les atmosphères se raréfiaient et que les niveaux d’ozone diminuaient, davantage de rayons ultraviolets à haute énergie pouvaient atteindre le sol. Mais quand ils ont comparé les modèles à ce qui était présent sur Terre, il y a environ 4 milliards d’années, les résultats se sont avérés intéressants.

Sur le même sujet : Un nouvel espoir quant au fait que la vie pourrait survivre sur Proxima B

« Le résultat non surprenant était que les niveaux de rayonnement UV de surface étaient plus élevés que ceux que nous connaissons sur Terre aujourd’hui. Cependant, le résultat intéressant était que les niveaux UV, même pour les planètes entourant les étoiles les plus actives, étaient tous plus bas que ceux de la Terre primitive. Nous savons que la Terre jeune a abrité la vie, de sorte que les arguments en faveur de la vie sur les planètes dans les systèmes à étoiles M risquent de ne pas être aussi ineffectifs après tout ».

Proxima b : une exoplanète proche abritant potentiellement la vie

Cela signifie essentiellement que la vie pourrait exister sur des planètes voisines telles que Proxima b, même si elle est soumise à des niveaux de rayonnement élevés. Si vous considérez l’âge de Proxima Centauri — 4.853 milliards d’années, soit environ 200 millions d’années de plus que notre soleil — les arguments en faveur d’une habitabilité potentielle pourraient devenir encore plus intrigants.

Le consensus scientifique actuel est que les premières formes de vie sur Terre ont émergé un milliard d’années après la formation de la planète (il y a 3.5 milliards d’années). En supposant que Proxima b soit formé à partir d’un disque de débris protoplanétaire peu de temps après la naissance de Proxima Centauri, la vie aurait eu suffisamment de temps pour non seulement émerger, mais aussi se développer.

vue artiste proximab

Vue d’artiste de l’exoplanète Proxima b. En réunissant des conditions similaires à celles de la Terre primitive, l’exoplanète aurait pu, et pourrait toujours, abriter la vie. Crédits : ESO

Bien que cette vie puisse consister uniquement en des organismes unicellulaires, elle est néanmoins encourageante. En plus de nous faire savoir qu’il pourrait très bien y avoir de la vie au-delà de notre système solaire et sur des planètes à proximité, les scientifiques ont posé des contraintes sur le type de bio-signatures pouvant être discernées lors de leur étude.

« Les résultats de cette étude incite à étudier la vie sur Terre il y a quelques milliards d’années ; un monde d’organismes unicellulaires — procaryotes — qui vivaient avec des niveaux de rayonnement UV élevés. Cette ancienne biosphère pourrait bien se superposer aux planètes habitables autour d’étoiles M actives, et pourrait donc nous fournir les meilleurs indices pour notre recherche de la vie dans ces systèmes stellaires » explique O’Malley-James.

Comme toujours, la recherche de la vie dans le cosmos commence par l’étude de la Terre, car c’est le seul exemple que nous ayons d’une planète habitable. Il est donc important de comprendre comment (c’est-à-dire dans quelles conditions) la vie a pu survivre, s’épanouir et réagir aux changements environnementaux tout au long de l’histoire géologique de la Terre. Bien que nous ne connaissions qu’une seule planète qui supporte la vie, cette vie a été remarquablement diversifiée et a changé radicalement au fil du temps.

Source : MNRAS

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