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7 questions pour 7 nouvelles planètes

Exoplanètes : 7 questions pour 7 nouvelles planètes

L'annonce la semaine dernière par la NASA de 7 nouvelles exoplanètes suscite toujours un grand enthousiasme. Chaque fois que vous découvrez 7 planètes «semblables à la Terre» autour d'une étoile lointaine, dont 3 «potentiellement» dans la zone habitable, c'est un gros problème. Mais maintenant que nous avons dépassé un peu notre enthousiasme initial, examinons certaines des questions auxquelles nous devons répondre avant que nous puissions tous être excités à nouveau.

Qu'en est-il de cette étoile?

L'étoile que les planètes gravitent, appelée Trappist-1, est une étoile de nain rouge, beaucoup plus sombre et plus froide que notre Soleil. Les trois planètes potentiellement habitables - TRAPPIST-1e, f et g - reçoivent à peu près la même quantité d’énergie que la Terre et Mars du Soleil, car elles sont si proches de celle-ci. Les naines rouges sont des étoiles de très longue durée, et leur durée de vie se mesure en milliards d'années, et non en milliards d'années, comme le fait notre soleil.

Mais les Nains Rouges eux-mêmes peuvent avoir certaines propriétés inhabituelles qui posent problème lorsqu'il s'agit de supporter la vie sur des planètes proches.

Cette illustration montre TRAPPIST-1 en relation avec notre soleil. Image: Par ESO - http://www.eso.org/public/images/eso1615e/, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48532941

Les naines rouges peuvent être couvertes de taches étoilées, ou de ce que nous appelons des taches solaires lorsqu'elles apparaissent sur notre Soleil. Sur notre Soleil, ils n’ont pas beaucoup d’effet sur la quantité d’énergie reçue par la Terre. Mais sur un nain rouge, ils peuvent réduire le rendement énergétique jusqu'à 40%. Et cela peut durer des mois.

D'autres nains rouges peuvent émettre de puissantes flambées d'énergie, ce qui double la luminosité de l'étoile en quelques minutes seulement. Certains nains rouges émettent constamment ces éruptions, ainsi que de puissants champs magnétiques.

Une partie de l'excitation autour des planètes trappistes est qu'elles montrent plusieurs planètes rocheuses en orbite autour d'un nain rouge. Et les nains rouges sont le type d'étoile le plus commun dans la voie lactée. Ainsi, le potentiel de planètes rocheuses propices à la vie s’est considérablement accru.

Mais nous ne savons pas encore dans quelle mesure les étoiles et le torchage des nains rouges affecteront l'habitabilité potentielle des planètes en orbite autour d'eux. Cela pourrait très bien les rendre inhabitables.

Le verrouillage des marées affectera-t-il l'habitabilité des planètes?

Les planètes en orbite autour de Trappist-1 sont très probablement étroitement liées à leur étoile. Cela signifie qu'elles ne tournent pas, comme la Terre et le reste des planètes de notre système solaire. Cela a d'énormes implications pour l'habitabilité potentielle de ces planètes. Avec un côté de la planète tirant toute l'énergie de l'étoile et l'autre dans l'obscurité perpétuelle, ces planètes ne ressembleraient en rien à la Terre.

Le verrouillage des marées n'est pas rare. Par exemple, Pluton et sa Lune Charon (ci-dessus) sont étroitement liés l'un à l'autre, de même que la Terre et la Lune. Mais la vie peut-elle apparaître et survivre sur une planète étroitement liée à son étoile? Crédit: NASA / JHUAPL / SwRI

Un côté serait constamment grillé par l'étoile, tandis que l'autre serait glacial. Il est possible que certaines de ces planètes aient une atmosphère. Selon le type d'atmosphère, les effets extrêmes du verrouillage des marées sur la température pourraient être atténués. Mais nous ne savons tout simplement pas si ou quel type d'atmosphère existe sur l'une des planètes. Encore.

Alors, ont-ils des atmosphères?

Nous ne savons pas encore. Mais nous avons certaines contraintes sur ce que peuvent être les atmosphères.

Les données préliminaires du télescope spatial Hubble suggèrent que TRAPPIST 1b et 1c ne disposent pas d’enveloppes de gaz étendues. Tout ce qui nous dit vraiment, c'est qu'ils ne sont pas des planètes gazeuses. En tout cas, ces deux planètes sont en dehors de la zone habitable. Ce qu'il faut vraiment savoir, c'est si TRAPPIST 1e, 1f et 1g ont une atmosphère. Nous devons également savoir s’ils ont des gaz à effet de serre dans leur atmosphère. Les gaz à effet de serre pourraient aider à rendre les planètes verrouillées hermétiques à la vie.

Sur une planète bien fermée, la ligne de séparation entre le côté ensoleillé et le côté obscur est considérée comme l’endroit le plus probable pour le développement de la vie. La présence de gaz à effet de serre pourrait élargir la bande habitable de la ligne de terminaison et réchauffer davantage le côté obscur.

Nous ne connaîtrons pas beaucoup de gaz à effet de serre dans les atmosphères de ces planètes avant que le télescope spatial James Webb (JWST) et le télescope européen extrêmement grand (EELT) ne soient opérationnels. Ces deux scopes pourront analyser les atmosphères pour détecter les gaz à effet de serre. Ils pourraient également être en mesure de détecter les biosignatures telles que l'ozone et le méthane dans les atmosphères.

Nous devrons cependant attendre un moment. Le JWST ne sera lancé qu'en octobre 2018 et l'EELT n'aura pas vu le jour avant 2024.

Ont-ils de l'eau liquide?

Nous ne savons pas avec certitude si la vie nécessite de l'eau liquide. Nous savons seulement que c'est vrai sur Terre. Jusqu'à ce que nous trouvions la vie ailleurs, nous devons être guidés par ce que nous savons de la vie sur Terre. Nous commençons donc toujours avec de l'eau liquide.

Une étude publiée en 2016 a examiné des planètes en orbite autour de nains ultra-froids comme TRAPPIST-1. Ils ont déterminé que TRAPPIST 1b et 1c auraient pu perdre jusqu'à 15 océans d’eau de la Terre au début de la phase chaude de leur système solaire. TRAPPIST 1d aurait peut-être perdu jusqu'à 1 océan d'eaux terrestres. S'ils avaient de l'eau au départ, c'est. Mais l'étude montre également qu'ils ont peut-être retenu une partie de cette eau. Il n'est pas clair si les trois planètes habitables du système TRAPPIST ont subi la même perte d'eau initiale. Mais s'ils l'avaient fait, ils auraient pu conserver une quantité d'eau similaire.

Image d'artiste représentant une planète «globe oculaire», un monde aquatique où le côté exposé au soleil est capable de maintenir un océan d'eau liquide. Crédit et droits d'auteur: eburacum45 / DeviantArt

Il y a encore beaucoup de questions ici. Le mot «habitable» signifie simplement qu'ils reçoivent suffisamment d'énergie de leur étoile pour maintenir l'eau sous forme liquide. Puisque les planètes sont verrouillées, toute eau qu’elles retiendraient pourrait être gelée du côté obscur de la planète. Pour le savoir, nous devrons pointer d’autres instruments sur eux.

Leurs orbites sont-elles stables?

Les planètes ont besoin d’orbites stables sur une période biologiquement significative pour que la vie se développe. Les conditions qui changent trop rapidement empêchent la vie de survivre et de s’adapter. Une planète a besoin d’une quantité stable de radiations solaires et d’une température stable pour se maintenir en vie. Si le rayonnement solaire et la température de la planète fluctuaient trop rapidement ou trop en raison de l'instabilité orbitale, la vie ne pourrait pas s'adapter à ces changements.

À l'heure actuelle, rien n'indique que les orbites des planètes TRAPPIST 1 soient instables. Mais nous sommes encore au stade préliminaire de l'enquête. Nous avons besoin d’un échantillonnage plus long de leurs orbites pour le savoir avec certitude.

Pelted par Interlopers?

Notre système solaire est un endroit relativement calme en ce qui concerne les météores et les astéroïdes. Mais ça n'a pas toujours été comme ça. Des preuves provenant d'échantillons de roches lunaires montrent qu'il a peut-être souffert d'une période appelée «bombardement lourd tardif». Pendant ce temps, le système solaire interne ressemblait à un hall de tir, avec la Terre, Vénus, Mercure, Mars et notre Lune frappées. continuellement par les astéroïdes.

La théorie avance que la cause de cette période de bombardement est la migration des planètes géantes à travers le système solaire. Leur gravité aurait délogé les astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes et de la ceinture de Kuiper et les aurait envoyés sur le chemin des planètes intérieures et terrestres.

Nous savons que la Terre a été touchée à plusieurs reprises par des météorites et qu’au moins une fois, une extinction de masse en a résulté.

Simulation générée par ordinateur d'une attaque d'astéroïdes sur la Terre. Crédit: Don Davis / AFP / Getty Images

Le système TRAPPIST 1 n’a pas de planètes géantes. Mais nous ne savons pas s'il possède une ceinture d'astéroïdes, une ceinture de Kuiper ou tout autre corps d'astéroïdes organisé et stable. Il peut être peuplé d'astéroïdes et de comètes instables. Peut-être que les planètes de la zone habitable sont soumises à des frappes d’astéroïdes régulières qui éliminent toute vie commencée là-bas. Certes, cela est purement spéculatif, mais il en va de même pour beaucoup d'autres choses concernant le système TRAPPIST 1.

Comment allons-nous en savoir plus?

Nous avons besoin de télescopes plus puissants pour sonder les exoplanètes telles que celles du système TRAPPIST 1. C'est la seule façon d'en apprendre plus à leur sujet. Envoyer une sorte de sonde à un système solaire à 40 années-lumière est une chose qui pourrait ne pas se produire avant des générations, voire jamais.

Heureusement, des télescopes plus puissants sont en route. Le télescope spatial James Webb devrait être opérationnel d'ici avril 2019 et l'un de ses objectifs est d'étudier les exoplanètes. Cela nous en dira beaucoup plus sur l'atmosphère des exoplanètes lointaines et si elles peuvent ou non supporter la vie.

D'autres télescopes, tels que le télescope Giant Magellan (GMT) et le très grand télescope européen (E-ELT), ont le potentiel de capturer des images de grandes exoplanètes, voire d'exoplanètes de la taille de la Terre, comme celles du système TRAPPIST. Ces télescopes verront leur première lumière dans dix ans.

L'impression de l'artiste montre le télescope européen extrêmement grand (E-ELT) dans son boîtier. L'E-ELT sera un télescope optique et infrarouge à ouverture de 39 mètres. ESO / L. Calçada

Ces questions montrent que nous ne pouvons pas prendre de l'avance sur nous-mêmes. Oui, c’est excitant que les planètes TRAPPIST aient été découvertes. C'est passionnant qu'il y ait plusieurs mondes terrestres là-bas, et que 3 d'entre eux semblent être dans la zone habitable.

Il est intéressant de constater qu’une étoile naine rouge - l’étoile la plus répandue dans notre voisinage - a été découverte avec plusieurs planètes rocheuses dans la zone habitable. Peut-être en trouverons-nous un plus grand nombre et la perspective de trouver de la vie ailleurs ira-t-elle de l'avant.

Mais il est également possible que la Terre, avec toutes ses caractéristiques de support de la vie, soit un événement extrêmement improbable. Spécial, rare et irremplaçable.

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