Les exos planètes

...

du système sont suffisamment séparés et/ou écartés les uns des autres, une planète stable pourrait se former autour de l’une des étoiles sans être trop perturbée par l’autre / les autres.

b. La composition chimique de l’étoile

Pour que la présence de vie soit probable dans l’Univers, l’étoile doit avoir une composition chimique permettant de produire les éléments indispensables à la vie.

Au cours de leur vie, les étoiles fabriquent de la matière à partir de l’hydrogène, le noyau d’atome le plus simple dans l’univers. Pendant la phase principale, l’hydrogène fusionne en hélium; l’hélium fusionne à son tour dans des matières plus complexes lorsque l’étoile s’effondre par manque d’hydrogène. Les combinaisons d’atomes qui ont lieu au cœur des étoiles donnent naissance à tous les autres éléments que nous connaissons, par exemple le carbone, l’oxygène, le silicium, le calcium, le fer. Tous les éléments existant dans la nature ont été produits au cœur des étoiles par nucléosynthèse stellaire.

A la fin de leur vie, les étoiles s’effondrent ou explosent, projetant dans l’espace les matériaux qu’elles ont produits.

La vie a besoin d’éléments lourds, en particulier de carbone, d’oxygène et d’azote. Plus la masse d’un atome est grande, moins il est présent dans la nature. C’est pourquoi les atomes lourds sont plus rares que les atomes légers, et nécessitent une plus longue durée de formation au sein de l’étoile.

c. Le rôle de l’étoile

L’étoile est une source d’énergie essentielle à la vie. Les êtres vivants ont besoins de lumière (et donc de chaleur) pour réaliser leur photosynthèse, permettant aux organismes chlorophylliens de fabriquer leur matière organique. Cette matière ainsi créée est indispensable pour les autres êtres vivants, qui se nourrissent essentiellement de ces végétaux (animaux, humains…), directement ou non.

d. La masse et la taille de l’étoile

Le soleil est une étoile de type « naine jaune ». La masse propice d’une étoile devrait se situer entre la moitié et le double de celle du Soleil.

Ainsi, la masse du Soleil étant d’environ 2,0 x 1030 kg, la masse idéale d’une autre étoile devrait se situer entre 1,0 x 1030 kg et 4,0 x 1030 kg.

Une étoile de masse plus faible signifierait une luminosité réduite, c’est-à-dire un apport d’énergie insuffisant à l’apparition d’une vie intelligente. En effet, les étoiles de masse 10 fois inférieure au soleil ne parviennent pas à réaliser le processus de fusion thermonucléaire (qui fait la différence entre une étoile et une planète).

Les naines rouges ont une petite taille (environ 3 fois plus petite que celle du soleil). Elles correspondent à des réactions nucléaires extrêmement lentes : elles émettent très peu de lumière (entre 0,01 et 3% par rapport à celle du Soleil). Toute planète en orbite autour d’une naine rouge devrait être située plus près de l’étoile pour avoir une température de surface comparable à celle de la Terre. Avec de telles distances, seulement une moitié de la planète serait tout le temps éclairé, tandis que l’autre ne le serait jamais.

Afin d’éviter une chaleur trop intense ou un froid de l’extrême, la planète doit donc avoir une atmosphère suffisamment épaisse pour transférer la chaleur du côté éclairé vers le côté sombre. Des études de la NASA ont pu démontrer que l’atmosphère d’une planète en orbite autour d’une naine rouge devait être 15 % plus épaisse que celle de la Terre.

De plus, les radiations d’une naine rouge émettent principalement dans le domaine infrarouge alors que sur Terre, la photosynthèse utilise la lumière visible.

Les naines rouges sont souvent couvertes de taches solaires qui peuvent diminuer la lumière émise par l’étoile jusqu’à 40 % pendant quelques mois. Le reste du temps, de gigantesques éruptions solaires doublent sa brillance en quelques minutes. De telles variations de lumière endommageraient fortement la vie, bien qu’il soit possible qu’elles stimulent l’évolution des espèces en augmentant le taux de mutation et en modifiant rapidement le climat.

Une étoile beaucoup plus massive que le Soleil serait également défavorable, car sa durée de vie serait réduite.

Les étoiles géantes ont une longévité inférieure à 1 milliard d’années : une étoile de dix masses solaires ne reste en phase stable que pendant quelques millions d’années et une étoile de trois masses solaires pendant 200 millions d’années. Elles meurent donc avant que des formes de vie intelligentes n’aient eu le temps de se développer. Les étoiles moyennes comme le Soleil sont donc les plus propices au développement de la vie et de la vie intelligente. 

Lorsque l’étoile remplit toutes ces conditions, il est alors possible de s’intéresser aux conditions de la planète elle-même, qui déterminent si la présence de vie est possible.

Autour des naines jaunes et des naines rouges, les scientifiques ont établi une zone dans laquelle les températures sont compatibles avec la vie. Cette zone est appelée « zone d’habitabilité ».

Taille des étoiles selon leur type

2. La zone d’habitabilité

Nous avons vu précédemment que toutes les étoiles n’émettent pas la même intensité lumineuse, et l’énergie qu’elles diffusent augmente en fonction de leur masse ; chaque étoile est ainsi différente. La position de la zone d’habitabilité dépend donc de l’étoile considérée. Chaque étoile possède une zone d’habitabilité qui lui est propre.

a. La distance de la planète à son étoile

La distance de la planète par rapport à son étoile définit la quantité de lumière et de chaleur reçue par la planète. Cette distance définit alors les limites de la zone d’habitabilité, qui présente les conditions idéales de température et de luminosité favorables au développement de la vie. Si la planète étudiée se situe à bonne distance de son étoile, sa température de surface sera donc propice à la présence d’eau liquide (c’est-à-dire comprise entre 0°C et 100°C), indissociable