La façon dont une planète est inclinée sur son axe de rotation par rapport à son plan orbital autour d’une étoile, l’inclinaison axiale, pourrait être la clé de l’émergence de la vie complexe.
Jusqu’à preuve du contraire, la Terre est la seule planète connue pour abriter une biosphère, et qui plus est, une biosphère incroyablement riche complexe. C’est la raison pour laquelle les astrobiologistes concentrent leurs travaux sur le potentiel de vie extraterrestre sur des exoplanètes semblables à la nôtre : des mondes petits et rocheux évoluant dans la zone habitable de leur étoile, où les températures seraient ni trop froides ni trop chaudes pour permettre le maintien d’eau liquide en surface.
Ces points paraissent évidemment importants, mais d’autres facteurs favorisant l’émergence de la vie doivent probablement également être pris en compte. La présence d’un champ magnétique paraît par exemple indispensable pour protéger l’atmosphère planétaire des vents stellaires. L’excentricité orbitale et le type de planètes évoluant dans le même système pourraient également être déterminants.
Dans le cadre d’une nouvelle étude, Stephanie Olson et son équipe de l’Université Purdue se sont davantage concentrés sur l’évolution de la vie complexe qui dépend en très partie de l’oxygène produit par la vie photosynthétique sur Terre. Ces travaux ont été présentés lors de la conférence de géochimie Goldschmidt 2021.
La Grande oxydation
La vie terrestre est basée sur le carbone. Nous savons que les premières formes de vie terrestres, qui ont émergé il y a probablement environ quatre milliards d’années, tiraient leur carbone des molécules de dioxyde de carbone (CO2) extraites de l’atmosphère grâce à l’énergie solaire (photosynthèse). Chaque réaction de fixation d’un atome de carbone libérait alors une molécule de dioxygène (O2), qui n’est donc pour ces organismes vivants (cyanobactéries) qu’un déchet toxique.
Au fil du temps, les organismes photosynthétiques sont devenus assez nombreux pour fabriquer de grandes quantités de dioxygène. Il y a environ 2,4 milliards d’années, l’oxydation du fer que contenait l’océan à cette époque ne devint alors plus suffisante pour les éliminer. Le dioxygène s’est donc propagé dans les océans et l’atmosphère, bouleversant finalement l’équilibre physico-chimique de notre planète.
C’est à partir de cette époque, connue sous le nom de Grande oxydation (ou Grande oxygénation), que les formes de vie terrestres (multicellulaires) ont pu voir le jour et se développer.
Dans le cadre de ces nouveaux travaux, Olson et son équipe ont donc cherché à déterminer les conditions ayant joué un rôle clé dans ce fameux « boom » de cyanobactéries sur Terre. En effet, sans ce boom, pas d’oxygénation, et sans oxygénation, pas de vie complexe.
L’importance de l’inclinaison axiale
Les chercheurs se sont appuyés sur des modèles informatiques en intégrant et en testant différents facteurs pour déterminer le comportement des cyanobactéries. D’après ces modèles, le ralentissement de la rotation de la Terre, le rallongement des jours et la formation/migration des continents auraient pu influencer le transport des nutriments dans les océans de manière à favoriser l’essor d’organismes producteurs d’oxygène.
Toujours d’après ces modèles, l’inclinaison axiale serait également un facteur clé. Pour rappel, l’axe de la Terre n’est pas exactement perpendiculaire à son plan orbital autour du Soleil. En réalité, il est incliné à un angle de 23,5 degrés. Or, c’est cette inclinaison qui influence la variabilité saisonnière. Au fil des saisons, les changements de température favorisent alors le développent de courants convectifs et le mélange des nutriments, et donc la prolifération des organismes producteurs d’oxygène.
En revanche, il s’agit de trouver le « bon équilibre ». Uranus, par exemple, est incliné à 98 degrés par rapport à la perpendiculaire. Une telle inclinaison extrême entraînerait une saisonnalité qui pourrait être trop extrême pour la vie. À l’inverse, une petite inclinaison pourrait ne pas produire suffisamment de saisonnalité pour encourager le bon niveau de disponibilité des nutriments.
Ainsi pour les auteurs, cette inclinaison axiale ni trop extrême, ni trop petite est donc un autre paramètre à prendre en compte pour aider à réduire nos cibles planétaires en exobiologie. Naturellement, il est possible que la vie émerge en dehors des paramètres que nous connaissons ici sur Terre, mais encore une fois, notre « point bleu pâle » est à ce jour le seul monde connu pour abriter la vie. Par conséquent, il convient de modéliser nos recherches en conséquence.
