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À la recherche des exolunes (satellites d’exoplanètes) qui abritent la vie

Rédigé par JC le — Publié dans Origines

Profitant de la sortie du film Avatar, qui met en vedette des extraterrestres intelligents vivant sur une lune (Pandora) appartenant au système stellaire d’Alpha du Centaure, le Centre d’astrophysique Harvard Smithsonian a émis un communiqué signalant qu’il est tout à fait possible que de grosses «exolunes» orbitant autour d’exoplanètes géantes puissent offrir des conditions propices à l’éclosion de la vie, et que des travaux récents suggèrent d’ailleurs que les astronomes pourront très bientôt, en théorie du moins, étudier les atmosphères de ces satellites dans l’espoir d’y détecter la signature d’une activité biologique. (Image de la Nasa: Io et Jupiter.)

Disons le tout de go: aucune exolune n’a encore été découverte, contrairement aux exoplanètes dont le catalogue s’enrichit de semaine en semaine, et qui dénombre à ce jour 415 planètes extrasolaires (des planètes géantes dans la quasi-totalité des cas, car elles sont plus facilement détectables). Mais avant de tomber dans le vif du sujet, je vous propose d’abord une brève mise en contexte.

Le télescope spatial Kepler pourrait déjà détecter les grosses exolunes

En mars 2009, la Nasa lançait le télescope spatial Kepler dans le but de détecter des planètes de plus petite taille, en quelque sorte des «exo-Terre». Dès l’automne 2009, des chercheurs annonçaient qu’il était théoriquement possible que des exolunes suffisamment massives puissent également être décelées grâce aux instruments de Kepler.

Pour détecter les petites exoplanètes, Kepler utilise la méthode du transit, c’est-à-dire qu’il mesure la luminosité d’un grand nombre d’étoiles avec des instruments extrêmement précis. Lorsqu’une exoplanète (qui orbite dans un plan aligné avec la Terre) passe devant son étoile, elle produit une mini-éclipse et donc une diminution dans l’intensité de la lumière qui nous parvient. La vidéo ci-dessous illustre le principe de la méthode du transit d’une exoplanète (notez qu’il s’agit d’une animation; on ne peut pas voir le disque d’une exoplanète lorsqu’elle passe devant son étoile).

La détection d’éventuelles exolunes est aussi basée sur la méthode du transit, mais demande une étude plus raffinée. David Kipping, astronome à l’University College London (UCL), est un des rares pionniers dans le domaine naissant de la recherche des exolunes.

Il explique sur son site personnel que les exoplanètes géantes pourvues de gros satellites ont une orbite irrégulière parce que ces deux corps tournent autour d’un centre de masse commun. La durée du transit pourra donc être allongée ou raccourcie en fonction de la position de l’exolune.

Ces oscillations des exoplanètes accompagnées donnent lieu à une signature très particulière lors des transits devant une étoile, une empreinte unique qui ne pourrait être produite que par la présence d’une exolune. Et, en prime, on pourrait déduire la période de rotation et la masse des exolunes à l’aide de cette signature. Théoriquement, cette méthode permettrait de détecter des exolunes qui ont seulement le cinquième de la masse de la Terre. Il semble donc tout à fait possible qu’on nous annonce très bientôt, peut-être même en 2010, qu’on a détecté pour la première fois la présence d’une exolune autour d’une exoplanète qui pourrait ressembler à Jupiter ou à Saturne.

Vers l’étude des atmosphères des exolunes

Lorsque les premières exolunes massives auront été découvertes, on se demandera tout naturellement si la vie peut exister à leur surface, en particulier si elles sont situées dans la zone habitable de leur étoile. La question est parfaitement légitime. Certains gros exosatellites pourraient avoir une atmosphère (Titan sur la photo de la Nasa), de l’eau liquide, un champ magnétique et d’autres éléments essentiels à l’émergence d’une vie telle que nous la connaissons.

Dans le système solaire, certains des gros satellites des géantes gazeuses intéressent d’ailleurs les exobiologistes, qui ne rejettent pas l’idée qu’une vie microbienne ait pu s’y développer. C’est notamment le cas de Titan (lune de Saturne, photo au sol ci-contre), avec son atmosphère très dense, et Europe (satellite de Jupiter), qui pourrait abriter un vaste océan d’eau liquide sous la croûte de glace qui couvre sa surface.

Or donc, pour répondre à la question de la vie sur les exolunes, il faudra d’abord s’armer d’un peu de patience. Mais ça ne saurait tarder si l’on en croit le Centre d’astrophysique Harvard Smithsonian, qui annonçait – comme je le mentionnais au début – que des travaux récents suggéraient que le futur télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour l’an 2014, aura les capacités techniques de détecter le gaz carbonique, l’oxygène, le méthane et la vapeur d’eau dans l’atmosphère des exolunes.

L’astronome Lisa Kaltenegger explique que l’étude de l’atmosphère s’effectuera également au moment où l’exolune passe devant son étoile hôte, et qu’on pourra déterminer la nature des gaz grâce à leurs propriétés d’absorption de la lumière.

Revenant sur le sujet du film Avatar et de l’exolune Pandora, l’astronome souligne que l’étoile Alpha du Centaure A (une étoile assez brillante et proche de nous) constituerait justement une très bonne cible pour étudier l’atmosphère d’une exolune. Si exolune il y a…

Lisa Kaltenegger signale aussi que les étoiles de type naine rouge seraient de bonnes candidates pour la recherche d’exolunes habitables. Par contre, les conditions ne seraient pas idéales pour les exoplanètes. Les naines rouges étant peu lumineuses, la région de l’espace où l’eau est susceptible d’exister à l’état liquide (sur une planète ou un satellite) est proche de l’étoile, et cette proximité fait en sorte qu’une exoplanète a de grandes chances de présenter toujours la même face vers son étoile (un phénomène qui s’appelle «synchronisation par effet de marée»), comme la Lune le fait avec la Terre. Cette rotation synchrone rendrait une exoplanète peu propice à l’éclosion de la vie, parce qu’une face serait continuellement éclairée et très chaude, alors que l’autre, plongée dans une nuit perpétuelle, serait glaciale.

Les exolunes autour des naines rouges ne présenteraient cependant pas ces conditions extrêmes, même si elles avaient elles-mêmes une orbite synchrone autour de leur exoplanète. Dans ce cas, l’exolune effectuerait une rotation sur elle-même dans le même temps qu’il lui faut pour boucler un tour autour de son exoplanète, et toute sa surface serait ainsi chauffée par l’étoile hôte (comme pour la Lune).

L’équation de Drake corrigée pour les exolunes

Si les exolunes massives sont susceptibles d’abriter la vie au même titre que les exoplanètes, on devrait alors revoir l’équation de Drake, qui tente d’évaluer le nombre de civilisations intelligentes et communicantes dans la Voie lactée. Pas vrai?

L’astronome David Kipping se livre à cet exercice un article. Il suppose qu’il y a 300 milliards d’étoiles dans notre galaxie, il élimine les étoiles trop faibles et trop brillantes, qui sont peu propices au développement de la vie, pour parvenir à un chiffre de 50 millions d’exoplanètes situées dans la zone habitable de leur étoile (mais il ne poursuit pas avec les facteurs pour l’apparition et le développement des éventuelles formes de vie extraterrestre).

Maintenant, pour les exolunes, Kipping estime (avec les chiffres qu’il a sous la main, c’est-à-dire pas grand-chose car il doit se contenter des données du système solaire) que la Voie lactée compterait 25 millions d’exolunes dans la zone habitable de leur étoile. Les données astronomiques de base de l’équation de Drake seraient donc augmentées de 50% en tenant compte des satellites des exoplanètes géantes. (Mais ça ne règle toujours pas la question fondamentale sur l’émergence et la complexification de la vie.)

D’ici quelques années, on devrait avoir suffisamment de données pour faire des évaluations plus réalistes des paramètres astronomiques de l’équation de Drake. Pour l’apparition de la vie (détection des gaz dans l’atmosphère des exoplanètes et exolunes), il est également probable qu’on ait des réponses très bientôt.

Par contre, pour la question du développement d’une vie extraterrestre intelligente ou même seulement complexe, on devra peut-être attendre très longtemps avant d’avoir une réponse. Et il est même possible que nous ne sachions jamais si nous sommes seuls ou pas dans l’inconcevable immensité de l’univers. Perspective décevante? Pas nécessairement; n’oublions pas les paroles d’Arthur C. Clarke: «Deux possibilités existent: soit nous sommes seuls dans l’univers, soit nous ne le sommes pas. Les deux hypothèses sont tout aussi effrayantes.»

Mais des indices encourageants pourraient également venir de l’exploration de notre système solaire, qui n’est pas si bien connu, il faut bien le reconnaître. De futures missions sur Mars (ExoMars, par exemple) seront capables de forer dans les roches sédimentaires et d’en retirer des échantillons. Si jamais on découvrait qu’une vie a pu se développer rapidement sur la jeune planète rouge, alors notre conception de l’origine de la vie serait certainement bouleversée, et on pourrait sans grand risque affirmer que l’univers grouille littéralement de vie.

Par contre, il y a également le «côté obscur» de la chose: l’hypothèse de la Terre rare (Rare Earth) dont je vous parlerai peut-être un jour, si vous me promettez de ne pas me lancer des tomates.

P.-S.: Comme d’habitude, déposez vos plaintes dans la boîte en bas.

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