Il y a deux décennies, les astronomes ont découvert la première planète gravitant autour d'une étoile comme notre soleil, un monde géant situé à environ 50 années-lumière. Cette découverte a ouvert la porte, et les scientifiques ont identifié plus de 1800 planètes extrasolaires - ou exoplanètes - dans une variété de formes, de tailles et de compositions. La grande question qui se pose maintenant est de savoir comment des planètes communes comme la nôtre pourraient se trouver dans notre galaxie et combien de mondes comme la Terre possèdent le matériel adéquat pour héberger la vie.
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Pour trouver les meilleurs endroits pour regarder, il faut souvent rechercher des exoplanètes qui semblent avoir la même composition rocheuse que la Terre et qui orbitent assez loin de leurs étoiles pour avoir de l’eau liquide à la surface. Deux équipes du Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian (CfA) ont affiné la chasse en calculant la taille et la masse des mondes les plus susceptibles d'être propices à la vie.
Renonçant à ces travaux théoriques, les astronomes ont également annoncé cette semaine que les 12 mondes découverts par le télescope spatial Kepler de la NASA étaient probablement de petites planètes semblables à la Terre qui gravitent autour de la zone habitable, la région entourant une étoile idéale pour l'eau et peut-être la vie. L'œuvre double le nombre de mondes connus de la taille de la Terre pouvant être habitables.
"Nous n'avons pas encore de jumeau terrestre exact, mais nous commençons à combler la population de planètes du voisinage", a déclaré Douglas Caldwell, scientifique à Kepler, au SETI Institute. Caldwell a présenté l'analyse des 12 planètes faite par l'équipe aujourd'hui lors de la 225ème réunion de l'American Astronomical Society à Seattle.
Techniquement, seuls 11 des 12 mondes ont été vérifiés au même niveau de confiance que les autres planètes confirmées de Kepler. Le 12ème monde est toujours considéré comme une planète candidate, bien que Caldwell affirme que la confiance de l'équipe en sa réalité est encore très élevée. Parmi les 11 planètes confirmées, les deux plus petites sont particulièrement intéressantes dans la chasse au jumeau de la Terre. Kepler-438b représente à peine 1, 12 fois la taille de la Terre, tandis que Kepler-442b correspond à 1, 33 fois sa taille.
Cela signifie que les deux planètes sont très probablement des mondes rocheux avec la même composition chimique que la Terre, selon une étude séparée menée par Courtney Dressing de la CfA. Dans notre système solaire, les planètes sont soit petites et rocheuses, comme la Terre et Mars, soit grandes et gazeuses, comme Jupiter et Neptune. À la grande surprise des astronomes, bon nombre des exoplanètes découvertes jusqu'à présent sont des objets étranges qui se situent entre la taille de la Terre et celle de Neptune. Nous ne pouvons pas encore voir ces exoplanètes directement - les astronomes les ont trouvées en cherchant le léger plongeon dans la lumière des étoiles alors que les planètes en orbite passaient devant ou passaient devant leurs étoiles hôtes. Sans une vue plus détaillée, les scientifiques ne savent pas exactement quelles "super-Terre" sont vraiment rocheuses et lesquelles ressemblent davantage à des mini-Neptunes glacées.
"Une partie du problème pour savoir si les super-terres sont rocheuses ou gazeuses est que nous n'avons aucun exemple dans notre propre système solaire", déclare Caldwell. Pour donner une réponse, les astronomes doivent connaître à la fois la taille et la masse d’une planète et en calculer la densité, ce qui donne une idée de sa composition. Alors Dressing et son équipe se sont tournés vers un télescope situé dans les îles Canaries, équipé d'un instrument permettant de mesurer les masses planétaires avec une grande précision. Ils l'ont utilisé pour étudier plusieurs planètes connues et tracer la relation entre la taille et la masse.
Ils ont découvert que les petits mondes moins de 1, 6 fois la taille de la Terre ont tendance à avoir les masses adéquates pour que la planète soit rocheuse. De plus, la plupart des petites exoplanètes examinées avaient la bonne densité pour contenir à peu près les mêmes ingrédients que la Terre: un mélange de silicium, de fer, d'oxygène, de magnésium et de traces d'autres métaux. Les grands mondes sont généralement beaucoup moins denses, ce qui signifie qu'ils doivent être principalement composés d'hydrogène ou d'autres gaz.
"Notre système solaire n'est pas aussi unique que nous l'aurions pensé", a déclaré Dressing dans un communiqué. "Il semble que les exoplanètes rocheuses utilisent les mêmes ingrédients de base."
Un autre facteur important est que la vie telle que nous la connaissons semble dépendre de grandes quantités d’eau liquide. Sur Terre, l'eau recouvre environ 70% de la surface de la planète. Mais des travaux récents montrent qu'il se déplace également à l'intérieur de la planète, car il est entraîné dans le sous-sol par la tectonique des plaques, piégé dans des minéraux et rejeté par les volcans. Les chercheurs pensent maintenant que ce processus de recyclage aqueux est essentiel pour maintenir la stabilité des océans sur les surfaces planétaires.
Laura Schaefer et Dimitar Sasselov de la CfA ont utilisé des modèles informatiques pour voir dans quelle mesure des exoplanètes jusqu’à 1, 5 fois la taille de la Terre peuvent établir et maintenir la tectonique des plaques. Ils ont varié les masses de leurs mondes possibles, allant jusqu'à cinq fois la masse de la Terre. Les résultats suggèrent que les super-terres entre deux et quatre fois la masse de la Terre seraient les meilleures pour construire des océans stables. Les mers sur ces mondes dureraient au moins 10 milliards d’années, disent-ils.
Mais leur modèle a également montré que les mondes plus massifs ont des croûtes plus épaisses, ce qui retarde le début de l'activité volcanique, et donc de la formation des océans, en surface. Ils calculent qu'il faut environ un milliard d'années après qu'une planète aussi massive se soit formée pour qu'un océan se développe. En supposant que l'évolution suive un taux similaire à celui de la Terre, notre meilleure solution pour trouver une planète vivante pourrait être une super-Terre vieille d'au moins 5, 5 milliards d'années, a déclaré l'équipe.
Les nouvelles planètes de la taille de la Terre trouvées par les étoiles en orbite de Kepler qui sont relativement jeunes. Et pour le moment, les scientifiques ne sont pas certains des masses de ces planètes. Mais le simple fait d’avoir plus de planètes dans le catalogue qui sont au moins des cousins sur Terre aide les astronomes à répondre à la question de savoir à quel point les mondes potentiellement habitables sont communs dans notre galaxie.
"Tout le monde veut être le premier à trouver et à annoncer le jumeau de la Terre, mais scientifiquement, cela ne sera pas la chose la plus importante produite par Kepler", a déclaré Caldwell. "Avec les super-Terres, nous voyons une classe de planètes que nous ignorions auparavant. Voir comment elles se sont formées et en quoi elles sont différentes de la Terre peut améliorer nos modèles de formation de toutes les planètes. La Terre, et quand est-ce que le processus de formation est arrivé ici? En trouvant des planètes similaires dans des systèmes d’autres âges, nous espérons avoir une meilleure idée de cette question. "
Note de l'éditeur: Cet article a été mis à jour pour corriger la date de la première exoplanète trouvée autour d'une étoile semblable à un soleil; cette découverte a été faite il y a deux décennies, en 1995.
