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L’habitabilité autour des naines rouges semble sérieusement compromise

Crédits : David A. Aguilar (CfA)

Les exoplanètes les plus fascinantes sont celles qui se maintiennent dans la zone habitable de leur étoile. Ni trop près, ni trop loin pour que de l’eau liquide puisse exister à la surface : une condition préalable à la vie telle que nous la connaissons. Parmi les nombreux mondes récemment découverts, certains pourraient être recouverts d’océans pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres de profondeur. Ces exoplanètes pourraient a priori permettre l’émergence d’une vie extraterrestre. Une nouvelle étude révèle cependant que ces mondes « aquatiques » pourraient ne pas être capables de « s’accrocher à leur eau » très longtemps, déshydratés par une importante perte atmosphérique.

Chuanfei Dong, du Département des sciences astrophysiques de l’Université de Princeton, a mené ces recherches. Avec son équipe, ils ont effectué des simulations informatiques prenant en compte diverses conditions auxquelles ces mondes aquatiques pourraient être soumis. Cette étude a notamment été motivée en grande partie par le nombre d’exoplanètes rocheuses découvertes autour de systèmes d’étoiles de type M (naines rouges) de faible masse. C’est notamment le cas de Proxima b et de trois planètes dans le système TRAPPIST-1, qui orbitent dans les zones habitables de leur étoile. Les détails de cette étude ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

Les premières analyses suggèrent que ces mondes pourraient être aquatiques. Mais peuvent-elles maintenir cette eau suffisamment longtemps pour que la vie ait le temps de se développer ? Fondamentalement, tout dépend du type d’étoile. Les chercheurs ont ici élaboré un modèle complet capable de simuler la durée de vie des atmosphères d’exoplanètes en orbite autour de différents types d’étoiles. Autour d’une étoile comme notre Soleil, stable, tout va bien. Les pertes atmosphériques sont assez faibles, assez lentes pour qu’une atmosphère puisse subsister assez longtemps, permettant à la vie de se développer et de se diversifier. Autour des naines rouges, c’est plus compliqué.

En raison de l’existence d’un champ magnétique dipolaire, le vent stellaire ne peut balayer directement l’atmosphère (contrairement à Mars qui n’a quasiment plus d’atmosphère en raison de l’absence de champ magnétique dipolaire global), mais on observe tout de même une perte d’ions atmosphériques causée par le vent polaire. Les électrons sont moins massifs que leurs ions parents, et par conséquent, sont plus facilement accélérés jusqu’à, et au-delà, de la vitesse d’échappement de la planète. Cette séparation de charge entre les électrons de faible masse qui s’échappent et les ions positivement chargés, beaucoup plus lourds, met en place un champ électrique de polarisation. Ce champ électrique, à son tour, agit pour tirer les ions chargés positivement hors de l’atmosphère. Autour des naines rouges, les taux d’échappement pourraient en fait être mille fois plus élevés qu’autour d’étoiles de type Soleil. Ces résultats suggèrent que même un monde aquatique, s’il orbite autour d’une étoile naine rouge, pourrait perdre son atmosphère après environ un milliard d’années.

Les océans profonds sur un monde aquatique offrent un réservoir de vapeur d’eau pour la formation d’une atmosphère. Mais si cette atmosphère s’échappe à son tour, alors il n’y aura un jour plus assez d’eau. L’exoplanète se retrouve alors « déshydratée ». Considérant que la vie telle que nous la connaissons a pris environ 4,5 milliards d’années pour évoluer, un milliard d’années est une fenêtre relativement brève. En d’autres termes, les planètes qui orbitent autour des étoiles de type M (naines rouges) pourraient tout simplement ne pas pouvoir abriter la vie. Dans le passé, des études ont indiqué que la longévité de ces étoiles, qui peuvent maintenir leur séquence principale pendant plusieurs dizaines, voire centaines de milliards d’années, en faisait des candidates de choix pour dénicher des exoplanètes habitables. Cependant, l’instabilité de ces étoiles et la façon dont elles sont susceptibles de dépouiller leurs planètes de leurs atmosphères semblent indiquer le contraire.

Notre étoile à nous ne vivra au final qu’une dizaine de milliards d’années seulement, mais elle aura au moins eu le mérite de permettre l’émergence et le développement du vivant.

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