La zone habitable des systèmes planétaires
Où rechercher la vie? En présence d’eau liquide:
Tournons-nous à présent vers le monde des étoiles, au-delà du système solaire. Où pouvons- nous espérer y trouver la vie ? Il nous faut du carbone et de l’eau liquide. La première condition est facile à remplir, puisque la chimie du carbone est omniprésente dans l’Univers. La deuxième condition est beaucoup plus restrictive: si l’eau existe dans la plupart des astres, sa présence sous forme liquide est infiniment plus rare. Dans le cas du système solaire, seules la Terre et peut-être Mars présentent ou ont présenté les conditions de température et de pression permettant la présence d’eau liquide. Ces conditions, très contraignantes, sont imposées par le diagramme d’état de la molécule d’eau. Aux pressions que nous connaissons, la température propice à l’eau liquide est comprise entre 0 et 100 °C, soit 273 à 373 K. Ce paramètre est inéluctablement fixé par la distance de la planète au Soleil.
Revenons à l’environnement du système solaire, au sein de notre galaxie. Quels sont les milieux les plus favorables à l’éclosion de la vie ? Ce sont les exoplanètes de type terrestre – les exoTerres – qui peuvent abriter l’eau sous forme liquide. Il y faut une température entre 0 et 100°C, donc une certaine distance à l’étoile mère. Si celle-ci est une étoile de type solaire, cette distance sera, comme pour la Terre, de l’ordre de 1 U.A. Si l’étoile centrale est plus petite et moins lumineuse, elle sera plus petite ; si l’étoile est plus massive, elle sera plus élevée. On appelle zone habitable ou zone d’habitabilité la région dans laquelle une exoplanète peut abriter l’eau sous forme liquide.
Notons que cette définition de la zone d’habitabilité est peut-être restrictive : elle fait directement référence à la vie telle que nous la connaissons, et au développement de la vie sur la Terre. Nous avons vu que, dans le système solaire, d’autres sites plus exotiques pouvaient être considérés, comme l’océan profond du satellite Europe, ou l’atmosphère prébiotique de Titan, ceux-ci ne sont pas prises en compte dans notre définition de la zone d’habitabilité. Il s’agit simplement d’une notion commode qui nous permettra de sélectionner, parmi les exoplanètes découvertes, celles-ci qui sont à priori les plus favorables à l’émergence de la vie.
Remarquons aussi que la présence d’une exoTerre dans sa zone d’habitabilité n’implique pas nécessairement que la vie puisse s’y développer. Prenons le cas de la Terre : indépendamment de sa distance au Soleil, d’autres facteurs favorables ont pu jouer un rôle déterminant dans l’émergence et le maintien de la vie terrestre. Tout d’abord, la présence de Jupiter, bien au-delà de l’orbite terrestre, a sans doute été décisive : par son puissant champ de gravité, la planète géante supermassive, véritable bouclier du système solaire interne, a protégé les planètes telluriques d’une multitude d’impacts qui auraient pu nuire à l’éclosion de la vie. De même, selon les modèles de simulation numérique, la présence d’un gros satellite, la Lune, autour de la Terre, a eu pour effet de stabiliser l’axe de rotation terrestre par rapport au plan de 1 ecliptique. Si cet axe avait oscillé de manière périodique, comme ce fut sans doute le cas pour Mars par exemple, le développement de la vie terrestre aurait pu être fortement compromis.
Vidéo : La zone habitable des systèmes planétaires
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