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Astronomie:Certaines exoplanètes peuvent contourner l’habitabilité

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L’orbite terrestre dans la zone habitable du soleil signifie que ses températures sont justes pour la vie. Mais les mondes glacés situés dans la zone habitable de leur étoile peuvent brusquement passer de trop froid à trop chaud sans passer par une étape habitable, selon une nouvelle étude.

La découverte suggère qu’il pourrait y avoir moins de mondes potentiellement habitables que les scientifiques pensaient auparavant, ont indiqué les chercheurs.

Alors que Venus semble trop chaud pour la vie et Mars semble trop froid, la Terre se trouve entre Vénus et Mars, où les températures peuvent être juste pour que sa surface possède de l’eau liquide. Cette zone « Goldilocks » est également connue sous le nom de zone habitable , car sur Terre, il y a une vie presque partout où il y a de l’eau liquide. 

L’illustration d’un artiste d’une exoplanète glacée et couverte de neige.

Des étoiles comme le soleil brillent avec le temps. Cela soulève la possibilité qu’une planète ou une lune qui commence à être froide et glacée autour d’une jeune étoile sombre, comme la Terre précoce, peut éventuellement se réchauffer à un état stable et habitable lorsque l’étoile devient plus lumineuse.

Cependant, la nouvelle étude constate que certaines planètes peuvent aller directement d’une étape de la glacière de type Mars à une phase de serre de Vénus , en contournant les conditions habitables de la Terre.

« Auparavant, des études ont suggéré que les planètes glacées et les lunes, telles que [la lune de Jupiter] Europa, deviendront habitables à vie après la fusion de leur glace de surface ou de la neige », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jun Yang, de l’Université de Pékin à Pékin. « Notre travail montre que cela n’arrivera pas ».

Le climat d’une planète riche en eau dépend d’au moins deux facteurs. L’un est la quantité de glace qui couvre sa surface. La glace a un albédo élevé , ce qui signifie qu’elle reflète une grande partie de la lumière qui retombe sur l’espace avant que la lumière puisse réchauffer la surface de la planète. De cette façon, la glace refroidit la planète, ce qui conduit à la formation de plus de glace et rend la planète encore plus froide. Le deuxième facteur est la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la planète; La vapeur d’eau est un gaz à effet de serre qui piège la chaleur, réchauffe une planète, ce qui amène plus d’eau à s’évaporer et rend la planète encore plus chaude.

L’albédo de la glace joue un rôle dominant dans le climat des planètes glacées. Une étude de 2004 a suggéré que la Terre a échappé à une éventuelle «phase de boule de neige» parce que le soleil a été éclairé au fil du temps et que l’activité volcanique sur Terre a libéré du dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre qui ont aidé la planète à conserver la chaleur.

En revanche, de nombreux corps glacés, tels que la lune de Jupiter Europa et la lune Enceladus de Saturne, ne libèrent pas de grandes quantités de gaz à effet de serre via les volcans . En tant que tel, les chercheurs voulaient voir comment ces mondes évoluaient s’ils n’avaient que la lumière de leurs étoiles pour les réchauffer.

Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont développé un modèle climatique mondial qui a simulé l’évolution du climat d’une planète glacée dépourvue de gaz à effet de serre autre que la vapeur d’eau. Ce modèle informatique 3D comprenait plusieurs couches de l’atmosphère, ainsi que les vents et leurs effets sur les températures, les nuages, la vapeur d’eau, la neige et la glace, selon l’étude.

Les chercheurs ont constaté que, sans la présence de gaz à effet de serre en plus de la vapeur d’eau, les corps glacés nécessitaient beaucoup d’énergie de leurs étoiles avant de commencer à fondre – environ 10 à 40 pour cent de plus que la Terre provient du soleil. Lorsque la glace a finalement fondu dans les simulations, la chute résultante de l’albédo a rendu ces mondes beaucoup plus chauds très rapidement. Ce réchauffement rapide a souvent conduit à des étapes de serre dans lesquelles la plupart ou la totalité des océans d’eau se sont vaporisés, rendant ces mondes inhabités pour la vie à base d’eau, comme on le sait sur Terre.

« La découverte suggère que le nombre de planètes potentiellement habitables et les lunes peuvent être moins élevés que prévu, en particulier pour les petites planètes glaciales et les lunes glaciales », a déclaré Yang à Space.com.

Le document détaillant les nouvelles découvertes a été publié en ligne le 31 juillet dans la revue Nature Geoscience.

 

 

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Dix autres exoplanètes d’une taille similaire à la Terre

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Le télescope spatial américain Kepler a permis de détecter dix autres exoplanètes d’une taille proche de celle de la Terre, situées dans la zone habitable de leurs étoiles, à une distance où l’eau pourrait exister à l’état liquide et permettre la vie.

Ces planètes font partie d’un groupe de 219 nouvelles exoplanètes découvert récemment à l’aide du télescope de la NASA. Elles ont été ajoutées au catalogue des exoplanètes découvertes depuis le début de la mission de Kepler.

Au total, depuis 2009, le télescope a mis au jour 4034 exoplanètes, dont 2335 ont été observées aussi par d’autres télescopes.

De ces planètes, environ 50 possèdent une taille similaire à la Terre et sont situées dans une zone habitable autour de leurs étoiles.

Les annonces de la découverte d’exoplanètes se bousculent depuis le début de l’année, et laissent à penser que les planètes semblables à la Terre ne seraient pas si rares au sein de notre galaxie, la Voie lactée.

L’avenir de l’exploration spatiale

À partir de 2018, la NASA ajoutera Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) à ses instruments d’observation qui, avec la même méthode que Kepler, scrutera pendant au moins deux ans 200 000 étoiles de notre voisinage cosmique.

L’année prochaine, la NASA doit également lancer le télescope James Webb Space, le successeur d’Hubble, qui pourra peut-être détecter les signatures moléculaires de l’atmosphère des exoplanètes, y compris la signature de la présence de vie.

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