🪐 Quelles sont les conditions pour qu’une planète puisse abriter la vie ?

79 K lectures / 13 réactions Mis à jour le 13 nov. 2023, 11:10

Selon les exobiologistes, l’une des conditions fondamentales pour l’apparition de la vie sur une planète est la présence d’eau à l’état liquide. Cependant, la zone d’habitabilité ne suffit pas : il faut également une atmosphère adéquate et un système planétaire favorable.

D’innombrables soleils existent et d’innombrables terres orbitent autour de ces soleils de la même façon que les sept planètes tournent autour de notre Soleil, et des êtres vivants peuplent ces mondes
Giordano Bruno, De l’infinito universo e i mondi ; 1584.
Ses positions audacieuses et affirmées, qualifiées d’hérésie et d’apostasie lui vaudront le bûcher en 1600.

Avec les découvertes ininterrompues d’exoplanètes (plus de 5 500 à ce jour), la recherche de la vie dans d’autres mondes se fait de plus en plus pressante. Alors que la vie pourrait être décelée sur d’autres planètes prochainement, les scientifiques tentent de préciser les conditions idéales pour son apparition, telle que nous la connaissons sur Terre. Ainsi, dans un système planétaire il est défini une zone d’habitabilité (ZH), région du système où l’eau pourrait être présente sous forme liquide à la surface d’une planète.

La Zone Habitable classique, souvent appelée familièrement la « Zone de Goldilocks », définit généralement la région autour d’une étoile où les conditions permettent la présence d’eau liquide en surface et, par extension, de la vie telle que nous la connaissons. Cependant, d’autres paramètres peuvent influencer ces conditions.

Condition fondamentale pour la vie : l’eau à l’état liquide

L’une des premières conditions de la vie, telle que nous l’envisageons, est la distance entre la planète et son étoile. Si elle trop proche, il y fait trop chaud et l’eau qu’elle pourrait abriter se vaporiserait vers l’espace ; trop loin, l’eau y demeurerait glacée, sous forme désertique, comme en Antarctique, le plus grand désert du monde. Toutefois, de l’eau liquide pourrait demeurer sous une surface glacée et donc abriter la vie (Amri Wandel. 2023 AJ 166 222).

La composition de l’atmosphère joue également un rôle : si elle est chargée en gaz à effet de serre, elle est plus chaude et peut donc peut maintenir l’eau à l’état liquide, même si la planète est plus éloignée de son étoile.

Bien sûr, cette caractéristique dépend de plusieurs facteurs comme l’intensité de l’énergie lumineuse produite par l’étoile hôte mais aussi des propriétés radiatives de son atmosphère ou de sa surface, en particulier l’effet de serre et l’albédo (son pouvoir réfléchissant).

Au final, si de l’eau liquide coule à la surface d’une planète, il y a toutes les chances pour que la vie s’y soit développée, comme sur la Terre.

Toutefois, pour remplir cette condition, il est nécessaire qu’elle y soit présente et, selon une étude publiée en juillet 2014 dans Earth and Planetary Science Letters, cela pourrait dépendre notamment de la densité de son atmosphère.

Autre condition pour la vie : une atmosphère pas trop dense

Deux chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre d’Orléans (CNRS/Université d’Orléans/BRGM) ont mis en évidence une corrélation entre la taille des planètes et la composition de leur atmosphère. D’après leur étude, la nature des gaz émis par les volcans, qui contribuent à l’atmosphère primitive, dépend de la pression atmosphérique de la planète, elle-même liée à sa taille. Ainsi, même lorsque l’intérieur d’une planète est riche en eau, l’eau ne peut s’échapper du magma dans une atmosphère trop dense.

Lors des dégazages volcaniques, une pression atmosphérique trop élevée produit de l’azote, du CO2 mais très peu de vapeur d’eau, à l’inverse une faible pression engendre des gaz riche en soufre. Entre les deux, à environ 1 bar, les gaz volcaniques sont dominés par la vapeur d’eau : idéal pour la formation des océans. En effet, la vapeur peut ensuite se condenser et s’écouler à la surface de la planète.

Cette découverte invite donc à revisiter la notion d’habitabilité des planètes : l’atmosphère de la planète doit avoir permis le transfert de l’eau, par les volcans, depuis l’intérieur de la planète vers l’atmosphère.

Ces résultats expliquent aussi pourquoi Vénus, où règne une pression atmosphérique 100 fois plus élevée que sur Terre, est aujourd’hui sèche.

La Terre, de taille et de composition similaire aurait dû connaître le même destin. Si l’eau recouvre aujourd’hui plus de 70 % de la surface de notre planète, c’est sans doute grâce à l’impact géant d’un planétoïde appelé Théia, dont le choc cataclysmique a engendré la Lune voici 4 milliards d’années.
Cet événement aurait soufflé l’atmosphère primitive dense, permettant la formation d’une atmosphère secondaire moins dense. Les volcans ont donc continué à émettre de la vapeur d’eau, qui s’est ensuite condensée et a rempli les océans, suggèrent les chercheurs.
Cependant, l’origine de la Lune n’est pas encore complètement établie.

Comment l’eau serait-elle arrivée dans les profondeurs de la Terre ?

Selon l’hypothèse la plus probable, ce seraient les comètes qui auraient contribué à l’eau terrestre. Celles-ci se trouveraient dans le nuage Oort, à plusieurs dizaines de milliers de fois la distance Terre-Soleil. Ce nuage est un véritable réservoir de petits corps cosmiques qui s’étend bien au-delà de la ceinture des astéroïdes, entre Mars et Jupiter, et irait jusqu’à la ceinture cométaire de Kuiper, au-delà de Neptune. Or, l’eau de nos océans y est semblable à celle décelée dans certains des astéroïdes qui y gravitent.

Depuis l’impact des comètes sur Terre, véritables icebergs cosmiques, l’eau aurait percolé dans les profondeurs de notre planète : certaines estimations tablent sur 2 ou 3 fois le volume des océans fixés dans les minéraux de la croûte et du manteau ! Seuls la tectonique de plaques et le volcanisme sont capables de faire resurgir cette eau enfouie dans les profondeurs de la Terre.

Autre condition pour la vie : une météo de l’espace favorable à l’atmosphère

Les planètes qui orbitent dans un système sont soumises aux caprices de leur étoile, principalement via les éruptions solaires qui bombardent les planètes de puissantes radiations capables d’altérer la haute atmosphère des planètes.

Une étude publiée en novembre 2020 dans Monthly Notices of Royal Astronomical Society: Letters montre que les éruptions solaires plus fréquentes et à faible énergie avaient un impact plus important sur l’atmosphère d’une exoplanète que les éruptions moins fréquentes et à plus haute énergie.

Ceci est particulièrement vrai pour certaines étoiles de magnitude comprise entre 4 et 10 : leurs éruptions solaires sont plus susceptibles de chauffer la haute atmosphère d’une planète, entraînant une augmentation de son érosion dans l’espace, ce qui peut conduire à terme à sa disparition et donc compromettre la persistance de la vie.

Autre condition pour la vie : peu de planètes géantes dans le système

Selon une étude publiée fin juillet 2020 dans l’Astronomical Journal et menée par l’astrobiologiste Stephen Kane de l’UC Riverside, les systèmes planétaires, comparables au nôtre, pourraient accueillir jusqu’à 7 planètes situées dans la zone d’habitabilité comme en témoigne la découverte en 2018 du système TRAPPIST-1 qui comprend 7 planètes comparables à la Terre avec potentiellement de l’eau liquide à la surface.

Selon une simulation informatique mise au point par Stephen Kane, au-delà de 7 planètes, les forces gravitationnelles perturbent les orbites des planètes. Dans notre système solaire, c’est Jupiter qui limiterait l’habitabilité de notre système : « Cela a un grand effet sur l’habitabilité de notre système solaire car [Jupiter] est massif et perturbe d’autres orbites« , a déclaré Kane.

Pour l’instant, seule une poignée d’étoiles est connue pour avoir plusieurs planètes dans leurs zones habitables. À l’avenir, Kane prévoit de rechercher des étoiles supplémentaires entourées entièrement de planètes plus petites.

Quelles sont les exoplanètes connues avec de l’eau ?

Les récentes moissons de données via les télescopes spatiaux comme le dernier James Webb (JWST) ont permis d’identifier plusieurs exoplanètes qui devraient posséder de l’eau à l’état liquide.

Citons notamment :

• GJ 486 b, une exoplanète rocheuse de la taille de la Terre qui aurait une atmosphère riche en vapeur d’eau ;
• K2-18b, une exoplanète Super-Terre qui aurait une atmosphère riche en méthane et carbone et des océans ;
• l’exoplanète TOI-1452 b, légèrement plus grande en taille et environ 5 fois plus lourde que la Terre, qui pourrait être une « planète océanique », c’est à dire une planète entièrement recouverte d’une épaisse couche d’eau, semblable à certaines des lunes de Jupiter et de Saturne.