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25 février 2010 4 25 /02 /février /2010 18:32

On a découvert une autre Terre

 

A 50 années-lumière de nous, elle abrite peut-être la vie

 

Depuis le temps qu’on l’espérait ! Repéré en août dans la constellation de l’Autel, un astre situé hors de notre système solaire réunit pour la première fois les conditions pour être une planète… solide. Comme la Terre ! De quoi en faire une candidate à la vie extraterrestre. Surtout que de récentes expériences le montrent : la vie est possible ailleurs dans l’Univers.

 

 La petite exoplanete

 

 

I – Voici peut-être la première « super Terre »

 

C’est la 123e exoplanète détectée à ce jour. Identité ? Mu Arae c. Signe particulier ? Elle est la première qui pourrait être solide ! Comme la Terre. De là à imaginer que l’eau, donc la vie, y soit aussi présente… L’hypothèse n’a rien de fantaisiste.

 

Le jeudi 26 août 2004 fera date. A marquer d’une pierre blanche dans la recherche d’une vie ailleurs que sur Terre. Pour la première fois, en effet, une planète située dans un autre système solaire que le nôtre pourrait réunir les conditions pour que la vie puisse y avoir émergé ! Masse, proximité avec son étoile… les indices sont favorables. Cela faisait 122 tentatives que les astronomes en rêvaient.

 

Sous les 15 masses terrestres !

 

Car l’exoplanète découverte ce jeudi 26 août est bel et bien la 123e repéré à ce jour. Et comme si l’histoire ne pouvait s’empêcher de bien faire les choses, cette première « super Terre » a été découverte par Michel Mayor, celui-là même qui, en 1995, repéra la première exoplanète. Là encore, l’astronome suisse de l’Observatoire de Genève a réalisé l’exploit. Et ce n’est pas avec le Very Large Telescope (VLT), le grand télescope européen et ses miroirs de plus de 8 m qu’il a mis le doigt sur la perle, mais via un « modeste » miroir de 3,60 m installé sur un autre télescope européen, basé lui aussi au Chili, à La Silla. Une prouesse qui suscite d’ores et déjà l’émotion dans la communauté scientifique. Même si, pour l’heure, la prudence reste de mise. Il n’empêche ! Les premiers calculs des astronomes sont particulièrement excitants. Car avec une masse estimée à seulement 14 fois celle de la Terre, cette planète a toutes les chances d’être « solide ». Littéralement, elle apparaît comme la première super Terre détectée. La première qui pourrait être dotée d’un noyau, d’un manteau, d’une croûte, comme notre petite planète bleue. La première où l’on est en droit d’imaginer une surface, de la roche, des montagnes, peut-être, un paysage…

 

 

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La première où il pourrait même y avoir… de l’eau. Et voilà bien l’extraordinaire ! Car sur Terre, l’équation est simple : partout où se trouve le précieux liquide, la vie s’est développée, abandonnant, même dans des conditions extrêmes. Jusqu’à présent, toutes les planètes repérées autour d’autres étoiles que notre Soleil étaient trop grosses pour qu’une telle éventualité se présente : vu leur masse, elles étaient forcément composées de gaz et ressemblaient plus ou moins à Jupiter, sans surface solide sur laquelle poser le pied, sans eau pour que la vie émerge. Non que ces géantes gazeuses soient plus nombreuses dans l’Univers que les petites planètes comme la Terre, mais jusqu’ici, les techniques de détection ne permettaient pas de repérer des planètes plus petites. Pour toutes les planètes déjà découvertes, la question de la vie ne se posait donc pas. Cette fois, la question se pose et, en soi, c’est déjà un événement.

 

Qui est la candidate ? Mu Arae c. Comme son nom l’indique, elle a été découverte autour d’une étoile nommée « Mu Arae », située à 50 années-lumière de la Terre, dans la constellation de l’Autel. Détail émouvant : on peut voir Mu Arae… à l’œil nu, hélas pour nous, dans l’hémisphère sud seulement. On sait aussi qu’elle est distante de 0,1 UA de son étoile, soit dix fois plus proche de son soleil que la Terre du sien, et qu’elle en exécute le tour complet en 9,5 jours. Deux autres astres accompagneraient cette éventuelle petite sœur dans son ballet perpétuel. Une grosse boule de gaz, d’abord, ressemblant par sa masse à Jupiter. Elle tourne autour de Mu Arae en 640 jours, à 1,5 UA. Vient ensuite un astre (géante gazeuse ou naine brune) plus lourd et plus éloigné.

 

Pour dénicher ce nouveau monde, l’équipe de Michel Mayor a appliqué la même recette qu’en 1995. Elle a fait appel au spectrographe HARPS, un bijou de haute technologie, installé au foyer du télescope de l’ESO depuis 2003 qui enregistre le spectre lumineux des étoiles. Pas d’images, donc, pour l’instant, de la nouvelle planète. Mais des courbes qui contiennent  une myriade d’informations sur l’entourage de Mu Arae. « En fait, explique Michel Mayor, les étoiles sont si brillantes qu’avec les instruments actuels, nous ne pouvons pas voir les planètes qui leur tournent autour. Nous utilisons donc une technique indirecte qui permet de repérer des corps en orbite, pourvu qu’ils aient au moins 7 masses terrestres. En dessous, nos instruments ne le détectent pas. » Et jusqu’à ce jeudi 26 août, toutes les planètes découvertes atteignaient au maximum la bagatelle de 3200 terres et, au minimum, 35. Avec de telles proportions, impossible d’avoir autre chose que du gaz. Pour comprendre, il faut savoir que les planètes se forment à partir du gaz et des poussières contenus dans la nébuleuse protoplanètaire qui entoure l’étoile. Les grains de matière s’agglutinent, se collent et se choquent pendant plusieurs millions d’années jusqu’à former des grumeaux de plusieurs milliers de kilomètres.

 

Une atmosphère suffocante

 

« Or, si l’embryon de planète atteint une masse critique, autour de 15 terres, le cycle s’emballe, souligne Michel Mayor. Il se produit un effet boule de neige : de plus en plus massif, l’astre attire à lui de plus en plus de gaz environnant. En quelques millions d’années, naît une planète du type de Saturne ou Jupiter (de 220 à 318 masses terrestres). Composées de gaz, elles n’ont pas de surface solide où l’eau pourrait se maintenir à l’état liquide. En revanche, si le corps en formation s’arrête en dessous de 15 masses terrestres, la planète peut être composée essentiellement de roches, de fer et de silicates, et donc, comme la Terre, avoir une surface solide. » On comprend mieux  l’émotion des scientifiques d’avoir enfin mis la main sur une exoplanète de 14 masses terrestres. Reste maintenant à lever le voile sur elle. Or, avec 123 exoplanètes découvertes (à l’heure où nous écrivons ces lignes), les astronomes ont aujourd’hui des données variées sur les masses, l’inclinaison des orbites et les périodes de rotation de ces nouveaux mondes.

  

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Des données si variées que pour expliquer ce qu’ils observent, ils ont échafaudé des modèles de planètes bien différentes de celles de notre système solaire. L’objectif de ces modèles concoctés par les planétologues « théoriciens » : comprendre comment se sont formés ces nouveaux mondes. Et c’est justement le modèle le plus couramment admis qui laisse espérer que la planète en orbite autour de Mu Arae soit la première représentante des super Terre. Avec 14 masses terrestres, à condition toutefois que sa densité soit la même que celle de la Terre, elle devrait avoir un rayon 2,5 fois plus grand. Sa forte gravité – 14 fois supérieure, donc, à celle que nous connaissons -, fait supposer un relief relativement plat et « lisse ». Pas de hautes montagnes ici, mais plutôt des collines… « S’il s’agit bien d’une planète tellurique, autrement dit d’une planète avec une surface solide, qui s’est formée à partir de fer, et de silicates comme la Terre, et si elle a eu un volcanisme actif, alors son atmosphère doit être suffocante, poursuit François Bouchy, du laboratoire d’astrophysique de Marseille. Elle devrait contenir des composés chimiques comme du CO², du méthane, peut-être des hydrocarbures et des composés soufrés. Elle pourrait ressembler à Vénus, la jumelle de la Terre.

 

 

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Quant à l’eau, compte tenu de la proximité à l’étoile, cela paraît difficile de l’avoir à l’état liquide, car les températures doivent être proches de 700° C… Sauf si la pression est élevée, ce qui pourrait être le cas si l’atmosphère est très dense ou dans des profondeurs de la planète. » Par ailleurs, à 0,1 UA de l’étoile, la planète doit, comme la Lune et la Terre, être en rotation synchrone et présenter à son étoile toujours la même face… « Du coup, reprend Michel Mayor, on peut imaginer une face de la planète très chaude, aux alentours de 700° C, et l’autre plus froide de quelques centaines de degrés. De sorte que les températures moyennes soient un peu plus clémentes. Mais dans tous les cas, elles devraient difficilement être compatibles avec de l’eau liquide. » Un sérieux bémol à la présence d’une quelconque forme de vie ? Pas sûr. Car la réponse à cette interrogation se trouve peut-être du côté des astronomes de l’Institut d’astrophysique spatial d’Orsay (IAS), qui ont été sollicités pour travailler aux futures missions de recherche de planètes extra-solaires, notamment sur le projet de satellite européen Darwin, dont l’objectif est de repérer des planètes de type terrestre à partir de 2014. Ils ont ainsi été amenés à imaginer le type d’astres que Darwin pourra détecter. Et pour ce, construit des modèles de formation de planètes à partir des données de notre système solaire, mais aussi de celles de toutes les exoplanètes déjà découvertes.

 

Or, leur conclusion est étonnante : une planète totalement recouverte d’eau pourrait exister tout en étant proche de son étoile ! En effet, ils ont établi des modèles de « planètes océans » qui pourraient être bien plus grosses que la Terre. La planète de Mu Arae en fait-elle partie ? Pour le vérifier, il faudra attendre que soient disponibles des données plus précises sur la composition de son atmosphère, lorsque les futures missions seront en activité. « Mais nos simulations montrent qu’une telle situation est envisageable dans un cas extrême, explique Marc Ollivier, astronome à l’IAS. Il suffit pour cela que la planète se forme loin, après 5 UA, et qu’elle migre petit à petit vers son étoile. Il faut aussi qu’elle soit composée pour 50 % de roches de glaces d’eau, de dioxyde de carbone et d’ammoniac, composés chimiques abondants dans les disques protoplanétaires. Si, lors de sa formation, elle atteint la valeur théorique de 14 masses terrestres, elle fera composée de roches ainsi que du fer, des silicates et des glaces de la nébuleuse primordiale. Elle ne sera donc pas composée de gaz. »

 

Un océan profond… de 100 km

 

Schématiquement, cette planète posséderait un noyau semblable à celui de la Terre, composé de fer et de silicates et entouré d’un manteau de même composition, lui-même enveloppé d’une épaisse croûte de glace d’eau, de dioxyde de carbone, et d’ammoniac. Et le tout pourrait être recouvert d’un océan d’eau liquide d’une centaine de kilomètres d’épaisseur. Une fine couche comparée au diamètre de la planète, mais gigantesque en regard des plus grandes fosses océaniques terrestres qui ne mesurent « que » 10 km de profondeur… Ici, pas de dorsales, pas de tectoniques des plaques, pas de lave ni de roches affleurant au fond des océans : c’est de la glace qui tapisse les abysses… Paradoxal vu la proximité à l’étoile ? « Il ne s’agit pas d’une glace « classique », précise Marc Ollivier. A 100 km de profondeur par exemple, la pression qui s’exercerait devrait être de l’ordre du gigapascal, soit plusieurs milliers de fois supérieure à celle que nous ressentons sur notre planète. Dans ces conditions, les glaces d’eau, de dioxyde de carbone et d’ammoniac seraient plus denses que l’eau et n’auraient aucune chance de remonter à la surface. Pas d’icebergs en vue donc sur cet océan… Et la planète découverte par l’équipe de Michel Mayor est juste à l’extrême limite théorique de pouvoir être une telle ‘planète océan’, tant du point de vue de la masse que de celle de la distance à l’étoile… »

 

 

 5

 

 

Une super Terre ? Une planète océan ? Il existe toutefois une autre possibilité pour l’astre découvert autour de Mu Arae : celle d’être de la catégorie des planètes géantes de la famille de Jupiter arrivées trop proche de leur étoile après leur processus de migration. « Nous avons montré que, dans certaines conditions, les planètes géantes peuvent ‘s’évaporer’, explique Alain Lecavelier des Etangs, astronome à l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP), si elles s’approchent trop de leur étoile. En principe, elles se forment loin après 5 UA. Mais si le disque de poussières qui entoure l’étoile est suffisamment dense, il se pourrait que la planète du type Jupiter ou Saturne, pesant quelques centaines de masses terrestres, perde progressivement sa lourde enveloppe de gaz en se rapprochant de l’étoile. Au bout de quelques millions d’années, il ne resterait alors plus qu’un noyau de 10 à 15 masses terrestres, composé de roches, de silicates et de fer, le tout en fusion. »

 

Dans ce cas, la planète Mu Arae pourrait ressembler à une planète de lave : en constante activité volcanique, elle serait recouverte d’une couche de magma qui se renouvellerait sans cesse. « Nous avons appelé planètes ‘chtloniennes’ ce type d’astres, du nom des divinités du centre de la Terre qui ont donné le mot ‘autochtones’, poursuit le chercheur. A cause de leur proximité avec l’étoile, théoriquement, environ 0,05 UA, la température à la surface est élevée, peut-être 900° C. Si bien qu’il est difficile d’imaginer de l’eau liquide, et encore moins de la vie… » La planète découverte par Michel Mayor est-elle alors bien solide, mais sans eau ? Selon les modèles, elle apparaît pourtant trop éloignée de son étoile pour être considérée comme une planète chtlonnienne à proprement parler. Trop éloignée, peut-être moins chaude… En fait, elle est encore une fois juste à la limite pour que l’eau, dans des conditions de température et de pression très spécifiques, reste à l’état liquide. « Et on peut d’ailleurs tout imaginer, poursuit le chercheur, car sur Terre, la vie existe aussi dans des conditions extrêmes… »

 

En attendant « Darwin »

 

Reste une ultime possibilité : la Vénus de Mu Arae pourrait malgré tout être une simple géante de gaz, une « petite géante »… Mais à ce moment-là, il faudrait revoir les modèles de formation des géantes. Dans tous les cas, les théoriciens de la formation des planètes sont sur le pied de guerre. Ils sont déjà en train de faire tourner des modèles pour tenter de comprendre ce nouvel astre, tant il est difficile de savoir comment il a pu se former, et à quoi il pourrait bien ressembler. Des éléments de réponse viendront peut-être du télescope spatial Hubble censé tourner ses miroirs vers le nouvel astre dans les mois qui viennent. En attendant, une chose est sûre : même s’il ne s’agit pas de l’eldorado tant espéré, la planète de Mu Arae ouvre d’ores et déjà une nouvelle ère dans l’histoire de la détection de monde potentiellement habités et nul doute que les candidates à la vie vont probablement se bousculer dans les mois à venir. Surtout qu’en 2006, le satellite Corot, conçu en grande partie par des scientifiques français, devrait découvrir une foule de petites planètes solides en surprenant leur passage devant leur étoile. Pour repérer des traces d’une forme de vie extraterrestre, il faudra toutefois s’armer de patience et attendre 2014 avec le lancement prévu du satellite européen Darwin. Son objectif : chercher dans les atmosphères des exoplanètes la triple signature ozone, eau, et dioxyde de carbone qui prouve inéluctablement la présence du vivant...


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Orphée - dans Sciences