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Les zones habitables pourraient être beaucoup plus restreintes qu’on ne le pensait

Crédits : NASA/JPL-Caltech

Une récente étude suggère de revoir le principe de “zone habitable”. Certaines planètes évoluant trop près des bords de cette zone pourraient en effet ne pas permettre à la vie complexe de se développer.

On dénombre aujourd’hui 3 917 exoplanètes confirmées. Parmi elles, environ 50 sont censées évoluer dans la zone habitable de leur étoile, à l’intérieur de laquelle de l’eau liquide peut exister à la surface. Cependant, selon une nouvelle étude, ces zones dites “habitables” pourraient être finalement beaucoup plus étroites qu’on ne le pensait. Et forcément, cela pourrait avoir un impact sur le nombre de planètes étudiées par les chercheurs pour des recherches futures de vie extraterrestre.

L’importance du dioxyde de carbone

On estimait jusqu’à présent – en se basant sur les données de Kepler – à environ 40 milliards le nombre de planètes semblables à la Terre évoluant dans notre Galaxie, dont 11 milliards pourraient faire le tour d’étoiles de type solaire. Sur la base de ces estimations, nous pourrions alors être tentés de penser que la vie pullule dans la Voie lactée. Mais il semblerait que nous ayons vu “trop large”.

Pour que la vie telle que nous la connaissons puisse avoir la chance de se développer, de l’eau et de l’oxygène sont nécessaires. Oui, mais pas que. Une autre grande signature biologique essentielle doit également être prise en compte : le dioxyde de carbone. Et à de justes doses : trop de ce composé serait en effet toxique pour la vie complexe, alors que trop peu signifierait que les procaryotes précoces ne pourraient pas se manifester. Or, ces formes de vie de base sont essentielles si des formes de vie plus complexes veulent évoluer.

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Exoplanètes : doit-on redéfinir le principe de zone habitable ? Crédits : NASA/AMES/SETI

Trouver le bon équilibre

Outre la distance qui la sépare de son étoile, la température de surface d’une planète dépend de son atmosphère (riche en azote, en oxygène, en dioxyde de carbone et en eau), et plus particulièrement de son effet de serre. Vous devriez avoir le même processus géochimique carbonate-silicate observé sur Terre. Au cours de ce processus, la sédimentation et les intempéries provoquent la carbonisation des roches silicatées, tandis que l’activité géologique entraîne la reconstitution des roches carbonées.

C’est ce processus qui garantit que les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère restent relativement stables, permettant ainsi une augmentation des températures de surface (effet de serre). Plus la planète est proche du bord intérieur de la zone habitable (plus proche de son étoile), et moins vous avez besoin de dioxyde de carbone pour réchauffer les températures. Et, au contraire, plus vous vous éloignez de votre étoile, et plus vous avez besoin de dioxyde de carbone.

Si vous êtes un peu trop éloigné de votre étoile mais que vous avez suffisamment de dioxyde de carbone dans l’atmosphère pour compenser, alors de l’eau liquide pourrait donc exister en surface.  Les températures s’y prêteraient. Ainsi, si l’on ne se base que sur le principe “d’eau liquide”, la zone habitable permettant sa présence paraît assez large. En revanche, lorsque l’on prend en compte les niveaux de dioxyde de carbone, la zone s’amincit considérablement. Voici pourquoi.

Les cas Kepler-62f

Prenons l’exemple de Kepler-62f. Cette super-Terre, retrouvée à 990 années-lumière, gravite autour d’une étoile légèrement plus petite que le Soleil. La planète évolue autour de son étoile à peu près à la même distance que Vénus du Soleil. Mais la masse inférieure de l’étoile signifie qu’elle se trouve sur le bord extérieur de la zone habitable. À première vue, bord extérieur ou non, le simple fait de se positionner dans la zone habitable avait permis de considérer la planète comme une candidate de choix pour la recherche d’une vie extraterrestre.

Or, en prenant en compte les niveaux de gaz à effet de serre nécessaires pour que les températures de surface permettent la présence d’eau liquide, les chercheurs ont calculé qu’il faudrait 1 000 fois plus de dioxyde de carbone (300 à 500 kilopascals) que ce qui était enregistré sur Terre lorsque les premières formes de vie complexes ont évolué. Et 1 000 fois plus, ce serait tout simplement toxique pour la plupart des formes de vie. En conséquence, même s’il fait suffisamment chaud pour avoir de l’eau liquide en surface, les niveaux de dioxyde de carbone nécessaires seraient trop élevés.

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Kepler 62f aurait besoin d’une atmosphère riche en dioxyde de carbone pour que l’eau soit sous forme liquide. Malheureusement, ces niveaux de gaz à effet de serre seraient toxiques pour le vivant. Crédits : NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Les zones habitables 4 fois plus minces

Ce n’est ici qu’un exemple. Après avoir pris en compte cette nouvelle contrainte, les chercheurs ont conclu que, plus globalement, la zone habitable permettant à une vie complexe de se développer devait être considérablement réduite. Environ quatre fois plus mince qu’on ne le pensait. En partant de ce principe, de nombreuses planètes considérées autrefois comme potentiellement habitables ne le seraient finalement plus. Notamment celles évoluant trop près du bord extérieur de leurs zones habitables. Ces nouvelles données devront être prises en compte lors des futures campagnes d’observations.

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