Les super-terres sont-elles plus favorables à la vie que notre planète ?

Les astronomes découvrent maintenant régulièrement des planètes en orbite autour d’étoiles en dehors du système solaire – on les appelle des exoplanètes. Mais au cours de l’été 2022, les équipes travaillant sur le satellite Transiting Exoplanet Survey de la NASA ont découvert quelques planètes particulièrement intéressantes orbitant dans les zones habitables de leurs étoiles mères.

Une planète est 30% plus grande que la Terre et tourne autour de son étoile en moins de trois jours. L’autre est 70% plus grande que la Terre et pourrait abriter un océan profond. Ces deux exoplanètes sont des super-Terres – plus massives que la Terre mais plus petites que les géantes de glace comme Uranus et Neptune.

Je suis professeur d’astronomie et j’étudie les noyaux galactiques, les galaxies lointaines, l’astrobiologie et les exoplanètes. Je suis de près la recherche de planètes qui pourraient accueillir la vie.

La Terre est toujours le seul endroit dans l’univers que les scientifiques connaissent pour abriter la vie. Il semblerait logique de concentrer la recherche de la vie sur des clones de la Terre – des planètes aux propriétés proches de celles de la Terre. Mais la recherche a montré que la meilleure chance pour les astronomes de trouver la vie sur une autre planète est probablement sur une super-Terre semblable à celles découvertes récemment.

Commune et facile à trouver

La plupart des super-Terres orbitent autour d’étoiles naines froides, qui ont une masse plus faible et vivent beaucoup plus longtemps que le Soleil. Il existe des centaines d’étoiles naines froides pour chaque étoile comme le Soleil, et les scientifiques ont trouvé des super-Terres en orbite autour de 40% des naines froides qu’ils ont examinées. En utilisant ce chiffre, les astronomes estiment qu’il y a des dizaines de milliards de super-Terres dans des zones habitables où l’eau liquide peut exister dans la seule Voie lactée. Comme toute la vie sur Terre utilise de l’eau, on pense que l’eau est essentielle à l’habitabilité.

D’après les projections actuelles, environ un tiers de toutes les exoplanètes sont des super-Terre, ce qui en fait le type d’exoplanète le plus courant dans la Voie lactée. La plus proche se trouve à seulement six années-lumière de la Terre. On pourrait même dire que notre système solaire est inhabituel puisqu’il ne possède pas de planète dont la masse se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune.

Une autre raison pour laquelle les super-Terres sont des cibles idéales dans la recherche de la vie est qu’elles sont beaucoup plus faciles à détecter et à étudier que les planètes de la taille de la Terre. Les astronomes utilisent deux méthodes pour détecter les exoplanètes. L’une consiste à observer l’effet gravitationnel d’une planète sur son étoile mère et l’autre à rechercher une brève atténuation de la lumière d’une étoile lorsque la planète passe devant elle. Ces deux méthodes de détection sont plus faciles avec une planète plus grosse.

Les super-Terres sont super habitables

Il y a plus de 300 ans, le philosophe allemand Gottfried Wilhelm Leibniz affirmait que la Terre était le “meilleur des mondes possibles”. L’argument de Leibniz visait à répondre à la question de savoir pourquoi le mal existe, mais les astrobiologistes modernes ont exploré une question similaire en se demandant ce qui rend une planète hospitalière à la vie. Il s’avère que la Terre n’est pas le meilleur de tous les mondes possibles.

En raison de l’activité tectonique de la Terre et des changements de luminosité du Soleil, le climat a évolué au fil du temps, passant d’un climat chaud comme l’eau des océans à un froid glacial à l’échelle de la planète. La Terre a été inhabitable pour les humains et les autres grandes créatures pendant la majeure partie de ses 4,5 milliards d’années d’histoire. Les simulations suggèrent que l’habitabilité à long terme de la Terre n’était pas inévitable, mais était une question de chance. Les humains ont littéralement de la chance d’être en vie.

Les chercheurs ont dressé une liste des attributs qui rendent une planète très propice à la vie. Les plus grandes planètes sont plus susceptibles d’être géologiquement actives, une caractéristique qui, selon les scientifiques, favoriserait l’évolution biologique. Ainsi, la planète la plus habitable aurait environ deux fois la masse de la Terre et serait de 20 à 30 % plus grande en volume. Elle aurait également des océans suffisamment peu profonds pour que la lumière puisse stimuler la vie jusqu’au fond de la mer et une température moyenne de 77 degrés Fahrenheit (25 degrés Celsius). Elle aurait une atmosphère plus épaisse que celle de la Terre qui agirait comme une couverture isolante. Enfin, une telle planète orbiterait autour d’une étoile plus vieille que le Soleil pour donner à la vie plus de temps pour se développer, et elle aurait un fort champ magnétique qui la protégerait des radiations cosmiques. Les scientifiques pensent que ces attributs combinés rendront une planète super habitable.

Par définition, les super-Terres possèdent plusieurs des attributs d’une planète super habitable. À ce jour, les astronomes ont découvert deux douzaines d’exoplanètes super-terrestres qui sont, si ce n’est le meilleur des mondes possibles, théoriquement plus habitables que la Terre.

Récemment, un ajout passionnant a été fait à l’inventaire des planètes habitables. Les astronomes ont commencé à découvrir des exoplanètes qui ont été éjectées de leur système stellaire, et il pourrait y en avoir des milliards qui errent dans la Voie lactée. Si une super-Terre est éjectée de son système stellaire et possède une atmosphère dense et une surface aqueuse,il pourrait entretenir la vie pendant des dizaines de milliards d’années, bien plus longtemps que la vie sur Terre ne pourrait persister avant la mort du Soleil.

Détecter la vie sur les super-Terres

Pour détecter la vie sur des exoplanètes lointaines, les astronomes chercheront des biosignatures, des sous-produits de la biologie qui sont détectables dans l’atmosphère d’une planète.

Le télescope spatial James Webb de la NASA a été conçu avant que les astronomes ne découvrent des exoplanètes, il n’est donc pas optimisé pour la recherche d’exoplanètes. Mais il est capable d’effectuer certaines de ces recherches et il est prévu qu’il cible deux super-Terres potentiellement habitables au cours de sa première année de fonctionnement. Un autre ensemble de super-Terres avec des océans massifs découverts ces dernières années, ainsi que les planètes découvertes cet été, sont également des cibles intéressantes pour James Webb.

Mais les meilleures chances de trouver des signes de vie dans l’atmosphère des exoplanètes viendront de la prochaine génération de télescopes terrestres géants : l’Extremely Large Telescope de 39 mètres, le Thirty Meter Telescope et le Giant Magellan Telescope de 24,5 mètres. Ces télescopes sont tous en cours de construction et devraient commencer à recueillir des données d’ici la fin de la décennie.

Les astronomes savent que les ingrédients de la vie sont là, mais habitable ne veut pas dire habité. Jusqu’à ce que les chercheurs trouvent des preuves de vie ailleurs, il est possible que la vie sur Terre soit un accident unique. Bien qu’il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un monde habitable ne présenterait pas de signes de vie, si, au cours des prochaines années, les astronomes examinent ces super-Terres habitables et ne trouvent rien, l’humanité pourrait être forcée de conclure que l’univers est un endroit solitaire.

Chris Impey, professeur distingué d’astronomie à l’université d’Arizona.

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