Conditions d'habitabilité

A) Zone habitable d'une planète : 

En astronomie, une zone habitable est un endroit de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition de la vie comme sur terre, elle a été défini par Hart en 1979. Par exemple, l'eau doit pouvoir apparaître sous forme liquide. Les scientifiques estiment que dans notre système solaire, cette zone autour du Soleil s'étend à partir de 0,95 UA (142 Millions de km) à 1,67 UA (250 Millions de km) comme nous pouvons le voir sur se schéma ci-dessous (1UA = unité astronomique, équivaut a la distance terre-soleil soit 149,6 M km). Aujourd'hui seule la Terre fait partie de cette zone et Mars est a la frontière de cette zone. Si la Terre avait été plus près du Soleil de 4%, la quantité d'énergie aurait été trop importante elle aurait donc était une fournaise, un peu comme Vénus. Si elle avait été plus éloignée d'environ 1,5 %, elle aurait été totalement glacé car elle n'aurait pas reçu assez d'énergie comme Mars.

 En fonction du type de l'étoile (naine rouge, jaune ou étoile blanche) et donc de la luminosité qu'elle rejette, la distance du soleil de cette zone habitable varie. Les étoiles deviennent plus lumineuses avec l'âge donc leur zone habitable est toujours repoussée. Dans notre système solaire, Mercure a sûrement appartenu à la zone d'habitabilité autour du soleil avant que cette dernière ne s'éloigne, excluant la planète Mercure. 

Si les planètes se situent trop près de leur étoile, la chaleur entraînera l'évaporation de l'ensemble de leurs réservoirs d'eau, or l'eau sous forme liquide est indispensable à la vie. A l'inverse, les planètes les plus éloignées seraient recouvertes d'océans ou d'eau complètement gelées.

Pour que l'eau soit présente sous forme liquide, il faut que la température a la surface de l'exoplanète soit supérieur à 0 degrés, mais pas trop élevé pour éviter l'évaporation de cette eau, tout cela dépendra de la température de l'étoile hôte. La température parfaite a la surface de l'étoile pour que l'eau se retrouve à la forme liquide doit être comprise entre 4000 et 7000 kelvins soit entre 3726 °C et 6726 °C. Donc ces étoiles doivent appartenir aux classes entre G et mi-K. De plus, une exoplanète ne doit pas se situer trop près de l'étoile autour de laquelle elle gravite car étant donné l'énergie dégagée par l'étoile, l'exoplanète recevrait trop d'énergie ce qui entraînerait une température trop élevé a la surface de cette exoplanète. Par conséquent la vie ne pourrait s'y développer. 

               tableau des différentes classes d'étoiles, de leur température et de leur composition

Les étoiles situées entre ces classes possèdent certaines particularités importantes à l'habitabilité d'une planète : Tout d'abord, elles brûlent suffisamment longtemps pour que la vie s'y développe (quelques milliards d'années). De plus, l'eau liquide peut exister sur ses planètes et enfin, elles émettent des rayons ultraviolets à l'origine de réactions chimiques provocant notamment l'apparition d'ozone, essentiel à la vie. 

B) Caractéristiques planétaires : 

Nous avons vu qu'une planète doit se situer dans la zone habitable autour de son étoile pour que la vie puisse s'y développer. Cependant, cette condition ne suffit pas à l'apparition de la vie. Pour que la vie se développe, le maître mot est l'équilibre. Les conditions essentielles sont les suivantes, tout d'abord la masse de l'étoile de la planète doit être approximativement égale a celle du soleil ( la masse d'une étoile peut varier de 0,085 masse solaire à une centaine de masse solaire ) Une étoile 10 fois plus volumineuse que le soleil, appelée étoile géante ne peut atteindre la barre du milliard d'années, par conséquent aucune forme de vie n'a le temps de se développer. Au contraire, une étoile 10 fois moins volumineuse que le soleil ne parvient pas a démarrer le processus de fusion thermonucléaire, qui fait la différence entre une planète et une étoile. Il faut donc que la masse de l'étoile d'une exoplanète soit à peu près équivalente à celle du soleil. 

La seconde condition concerne la masse de la planète ( ou exoplanète dans ce cas la ). Une exoplanète possédant une masse trop peu importante ne parviendra pas a conserver des éléments légers tel que le carbone ou encore l'oxygène. Car elle aurait un gravité trop faible étant donné que celle ci dépend de la masse du corps. Cette planète serait alors dépourvu d'atmosphère, laissant passer librement les ultra-violets. De plus, elle ne contiendrait pas suffisamment de matière radioactive, élément permettant l'existence d'énergie pour des milliards d'années. C'est notamment le cas de Mercure. En revanche si la planète est trop massive, la gravité serait trop importante, ce qui retiendrait absolument tous les éléments légers. La planète serait alors composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium ce que formerait une atmosphère a base de méthane, un environnement dans lequel l'apparition de toute trace de vie est impossible. C'est par exemple le cas de Jupiter, Saturne, Uranus ou Neptune.

 De plus la composition de la planète et de son noyau doivent être bien précis. Nous avons vu que la planète doit être composé d'eau liquide mais également de carbone, d'oxygène et de fer. Une planète possédant un champ magnétique sera alors composée d'une magnétosphère, responsable de la protection de la planète des rayons lumineux provenant de l'espace ou de l'étoile. 

Enfin, il faut une atmosphère car sans cela elle serait trop exposée a la lumière, la chaleur et aux ultra violets. Il faut aussi que la planète bénéficie d'un effet de serre, pour qu'elle ait un climat "chaud au point de permettre la formation d'océans, de nuages et de pluie" (d'après le CNRS). Cet atmosphère ne doit cependant pas être trop concentrée en dioxyde de carbone,car nous ne pourrions pas respirer.

C) Exemple d'exoplanètes habitables : 

Kepler 62F :

Kepler 62F est une planète extrasolaire découverte en 2013 par le télescope spatial de la NASA, Kepler, par transit planétaire. Elle orbite autour de son étoile, nommé Kepler 62 en 267 jours. Elle appartient a la constellation de la Lyre et son système solaire est composé de 5 autres planètes. Cette exoplanète pourrait abriter la vie car elle possède les caractéristiques nécessaires à l'apparition de cette dernière. En effet, elle se situe dans la zone habitable autour de son étoile. Sa masse est a peu près équivalente à celle du soleil et sa température permet l'apparition de l'eau sous forme liquide, elle n'est ni trop chaude ni trop froide. L'étoile de cette exoplanète appartient à la classe K, elle est donc de couleur orange et sa température est de 4000K environ. De plus, cette exoplanète est 40% plus grande que la Terre, une taille convenable. Selon les scientifiques, il suffirait que son atmosphère soit entre trois et cinq fois plus importante que celui de la Terre pour que la vie puisse s'y développer et qu'elle soit composée d'éléments chimiques indispensables tel que le dioxyde de carbone, de l'azote, de l'ozone ou encore de l'hydrogène. Cependant cette condition est impossible à vérifier car cette exoplanète est trop lointaine de notre planète Terre, à environ 1200 Années Lumières. 

Gliese 667 Cc : 

Cette planète extrasolaire se situant dans la zone d'habitabilité de son étoile, est de type Super-Terre et a une masse d'environ 3,8 fois celle de la Terre (2,3 x 10^25 kg) et une taille d'environ 1,54 fois celle de notre planète. Elle se situerait dans la constellation Scorpion se trouvant à environ 22 années Lumière de notre Terre. Son étoile est une naine rouge elle est donc bien plus petite que notre Soleil, et appartient donc a la classe mi-M. Gliese 667 Cc effectue un tour complet de son étoile en 28,140 jours. Son système solaire est composé de 7 autres planètes dont 2 autres dans la Zone d'habitabilité. Elle fut découverte grâce a la vitesse radiale en Novembre 2011 par Xavier Bonfils. Aujourd'hui cette exoplanète est la meilleure candidate pour abriter de l'eau sous forme liquide et donc pour abriter la vie, tel que nous la connaissons, car d'après les scientifiques elle serait semblable à la Terre à 85 %. Mais étant donné que nous ne connaissons de quoi est composée son atmosphère nous ne pouvons nous baser seulement sur sa position dans son système solaire, car elle se situe dans la zone habitable. Sa température a la surface serait d'environ 15 degrés Celsius.

Conclusion Partie II :

L'habitabilité d'une exoplanète repose sur plusieurs conditions comme sa situation géographique dans l'espace par rapport a son étoile mais aussi sur ses caractéristiques planétaire comme sa composition atmosphérique et interne. La conditions la plus importante reste l'eau sous forme liquide car sans elle l'homme ne pourrait y vivre. D'après les scientifiques plusieurs exoplanètes pourrait accueillir la vie tel que Keppler 62f et Gliese 667Cc. 

Et pour finir voici un petit quizz de 5 questions sur les exoplanètes, Bonne chance !