Comme nous le savons, l'émergence de la vie nécessite trois éléments de base : une source d'énergie, l'accès à la nutrition et la présence d'eau liquide.
En dehors de ces exigences, on ignore dans quelle mesure les conditions sur d'autres planètes doivent ressembler à la Terre pour être habitables. Mais que se passe-t-il si nous recherchons des planètes différentes de la Terre mais potentiellement capables d'abriter une vie exotique au lieu de rechercher des planètes semblables à la Terre ?
Il est possible qu'un ingrédient clé de la vie, l'eau liquide, existe sur des planètes qui ne ressemblent pas à l'environnement terrestre.
Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Berne, de l'Université de Zurich et du Pôle de recherche national (NCCR) PlanetS rapportent dans une nouvelle étude que l'eau liquide pourrait également exister pendant des milliards d'années sur des planètes très différentes de la Terre. Cette idée remet en question la vision dominante de la recherche de planètes semblables à la Terre pour l'habitabilité.
Remonter à l'environnement primordial de la Terre
L'une des raisons pour lesquelles l'eau peut être liquide sur Terre est son atmosphère », co-auteur de l'étude Ravit Helled, professeur d'astrophysique théorique au Université de Zurich et membre du PRN PlanetS explique. "Avec son effet de serre naturel, il emprisonne juste la bonne quantité de chaleur pour créer les bonnes conditions pour les océans, les rivières et la pluie", explique le chercheur.
À l'heure actuelle, la majorité de la biomasse terrestre est concentrée à sa surface. Principalement à cause d'organismes photosynthétiques complexes tels que les plantes terrestres. Pendant la majeure partie de son histoire géologique, cette biomasse était principalement présente sous la surface, comme l'océan.
La vie s'est adaptée à de nombreux autres environnements relativement extrêmes, tels que les profondeurs de l'océan à des pressions de kbar, bien que l'on ne sache pas combien de ces organismes vivent indépendamment de la vie à la surface.
Dans la recherche de la vie sur des planètes extraterrestres, il faut tenir compte du fait que la vie pourrait se manifester et prospérer dans des conditions qui seraient considérées comme extrêmes sur Terre à partir des organismes qui ont déjà été trouvés sur Terre.
Lorsque la planète s'est formée pour la première fois à partir de gaz et de poussière cosmiques, elle a recueilli une atmosphère composée principalement d'hydrogène et d'hélium. Cette atmosphère s'appelle l'atmosphère primordiale.
L'atmosphère primordiale, dominée par l'hydrogène et l'hélium, aurait des gaz à effet de serre insuffisants qui sont importants sur Terre, comme le CO2 ou du méthane. Cependant, si l'atmosphère est assez massive, H2 agira comme un gaz a effet de serre. A des pressions suffisantes, le H2 les molécules subissent suffisamment de collisions pour créer un moment dipolaire, les obligeant à absorber le rayonnement infrarouge provenant de la planète ; c'est ce qu'on appelle «l'absorption induite par collision». Cela pourrait augmenter suffisamment la température de surface pour permettre la formation d'un océan d'eau liquide.
Au fil du temps, la Terre a perdu son atmosphère primordiale.
Massif planètes peuvent collecter des atmosphères primordiales beaucoup plus grandes, qu'ils peuvent conserver indéfiniment dans certains cas. "De telles atmosphères primordiales massives peuvent également induire un effet de serre - un peu comme l'atmosphère terrestre aujourd'hui. Nous avons donc voulu savoir si ces atmosphères pouvaient contribuer à créer les conditions nécessaires à l'eau liquide », explique Helled.
L'équipe de recherche a minutieusement modélisé de nombreuses planètes et simulé leur développement sur des milliards d'années.
Ils rendaient compte des propriétés des atmosphères des planètes et de l'intensité du rayonnement de leurs planètes respectives. stars, ainsi que la chaleur interne des planètes rayonnant vers l'extérieur. Cette chaleur géothermique ne joue qu'un rôle mineur dans les conditions à la surface de la Terre, mais elle pourrait contribuer de manière plus significative sur les planètes aux atmosphères primordiales massives.
"Ce que nous avons découvert, c'est que dans de nombreux cas, les atmosphères primordiales ont été perdues en raison du rayonnement intense des étoiles, en particulier sur les planètes proches de leur étoile. Mais dans les cas où les atmosphères restent, les bonnes conditions pour l'eau liquide peuvent se produire », rapporte Marit Mol Lous, Ph.D. étudiant et auteur principal de l'étude. Selon le chercheur de l'Université de Berne et de l'Université de Zurich, "dans les cas où une chaleur géothermique suffisante atteint la surface, le rayonnement d'une étoile comme le Soleil n'est même pas nécessaire pour que les conditions prévalent à la surface qui permettent l'existence de liquide l'eau."
« Peut-être plus important encore, nos résultats montrent que ces conditions peuvent persister pendant de très longues périodes de temps – jusqu'à des dizaines de milliards d'années », souligne le chercheur, qui est également membre du PRN PlanetS.
Ouverture d'un nouveau point de vue sur la recherche de vie extraterrestre : sur des planètes non terrestres
« Pour beaucoup, cela peut surprendre. Les astronomes s'attendent généralement à ce que de l'eau liquide se produise dans les régions autour des étoiles qui reçoivent juste la bonne quantité de rayonnement : pas trop, pour que l'eau ne s'évapore pas, et pas trop peu, pour qu'elle ne gèle pas complètement », co-auteur de l'étude Christoph Mordasini, professeur d'astrophysique théorique à la Université de Berne et membre du PRN PlanetS explique.
"Étant donné que la disponibilité d'eau liquide est une condition préalable probable à la vie, et que la vie a probablement mis plusieurs millions d'années à émerger sur Terre, cela pourrait considérablement élargir l'horizon de la recherche de formes de vie extraterrestres. D'après nos résultats, il pourrait même émerger sur des planètes dites flottantes qui n'orbitent pas autour d'une étoile », explique Mordasini.
Limitation de l'étude
Les chercheurs affirment que même si leurs résultats semblent prometteurs, ils ne savent pas à quel point il est courant d'avoir la bonne atmosphère avec la présence d'eau liquide sur n'importe quelle planète.
La question de savoir comment la vie émergerait sur des planètes ayant les bonnes conditions pourrait être résolue avec l'aide d'astrobiologistes.
"Pourtant, avec notre travail, nous avons montré que notre idée centrée sur la Terre d'une planète propice à la vie pourrait être trop étroite", conclut Mordasini.
Référence du journal
- Marit Mol Lous, Ravit Helled et Christoph Mordasini. Conditions habitables potentielles à long terme sur les planètes avec des atmosphères H – He primordiales. Nature Astronomie (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41550-022-01699-8
