Parmi les milliers d’exoplanètes découvertes jusqu’à présent, les plus courantes sont les “super-Terres”, des mondes plus grands que la Terre mais plus petits que Neptune. Certaines de ces planètes se trouvent même dans les zones habitables de leurs étoiles mères, ce qui signifie que les conditions pourraient être propices à l’hébergement d’eau liquide à leur surface.
Mais ces exoplanètes géantes et rocheuses pourraient-elles soutenir les conditions de la vie ? Ou la vie est-elle limitée à des planètes plus petites comme la nôtre ? En définitive, seules les observations futures nous donneront une réponse concluante. Mais en attendant, la question nous offre une occasion parfaite d’explorer les limites de notre compréhension de l’endroit où la vie pourrait trouver une maison.
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Définition de l’habitabilité
Tout d’abord, nous devons être clairs sur ce que nous entendons par “habitable”, car certains mondes sauvages de notre propre système solaire s’étendent bien au-delà de ce que nous considérerions comme normal. Après tout, aucune autre planète connue ne ressemble à Terrain.
L’autre petit planètes rocheuses de notre système solaire sont des landes stériles (Mercure Oui Mars) ou des enfers cauchemardesques (Vénus). Les géantes gazeuses – avec leurs atmosphères profondes et écrasantes – sont exclues. Certaines de ses lunes gelées, cependant, offrent une eau liquide abondante sous leurs croûtes rigides et pourraient constituer une excellente résidence secondaire pour la vie dans notre propre arrière-cour. Mais pour l’instant, nous limiterons notre discussion aux mondes qui ressemblent à la Terre.
Cela signifie que, dans notre enquête sur les super-Terres, nous devons trouver des planètes qui ressemblent et agissent (et, espérons-le, sentent) beaucoup comme notre planète. Cela inclut de s’asseoir à l’intérieur de la zone habitable d’une étoile, pour s’assurer que les températures sont justes, ainsi que d’avoir des atmosphères relativement épaisses mais pas trop épaisses. Ces planètes doivent également avoir de l’eau liquide à la surface, non piégée sous une croûte gelée ou bouillie à la vapeur. Et enfin, ils doivent avoir un champ magnétiquepour protéger cette atmosphère et cette eau liquide de l’attaque brutale et constante des vent solaire.
Pour être sûr, il y a beaucoup plus de critères qui doivent exister pour qu’un monde supporte vraiment la vie. Mais sans ces conditions de base, les chances que quoi que ce soit pousse sur un monde extraterrestre sont assez minces, c’est donc un bon point de départ.
Choisir la bonne taille de planète
Les astronomes définissent généralement une super-Terre comme n’importe quelle planète entre taille de la terre et 10 fois plus massif. Les astronomes ont tendance à appeler les planètes plus grandes que cela. mini-neptunesmais cette distinction apparemment claire cache de nombreuses nuances qui sont importantes pour déterminer l’habitabilité.
De toute évidence, quelque chose de plus proche de la taille de la Terre a de meilleures chances d’être habitable car, vraisemblablement, il est très similaire à la Terre. Et quelque chose de plus proche de la taille de Neptune Ce ne serait probablement pas un endroit très amusant pour la vie, car Neptune en général n’est pas si hospitalière, du moins selon la définition ci-dessus.
Au fur et à mesure que la masse des planètes augmente, un noyau rocheux adhère de mieux en mieux à une atmosphère épaisse et gazeuse, en raison de sa plus grande la gravité. Finalement, il y aura tellement d’atmosphère que la planète serait mieux caractérisée comme une géante gazeuse que comme un monde rocheux. Malheureusement, il nous manque une ligne de démarcation claire entre ces deux extrêmes, et les super-Terres comblent cet écart.
C’est là que l’orbite compte aussi. Si une planète est trop proche de son étoile mère, quelle que soit sa taille, elle grillera tout simplement. Prendre 55 cancri e, une super-Terre rocheuse à environ 55 années-lumière. C’est huit fois la masse de la Terre, mais si proche de son étoile mère qu’il n’est rien de plus qu’une boule de roche en fusion.
En revanche, la planète TOI 270c est plus petite, avec environ sept fois la masse de la Terre. Mais il est si éloigné de son étoile mère qu’il est presque entièrement constitué de gaz, ce qui en fait plus un mini-Neptune qu’autre chose.
les prétendants
En fin de compte, une super-Terre habitable doit avoir la bonne densité, ce qui signifie qu’elle n’est ni trop rocheuse ni trop gazeuse. Même alors, ce n’est que conjecture, puisque les astronomes ont peu d’informations sur tout exoplanète.
Prenons comme exemple, Gliese 581c, qui n’est qu’à environ 20 années-lumière. Cette exoplanète fait environ 5,5 fois la masse de la Terre et se situe dans la zone habitable de son étoile. Mais les astronomes ne connaissent que sa masse, pas son rayon, ils ne peuvent donc pas déterminer la densité de la planète. À cette orbite et à cette masse, la planète pourrait être un monde rocheux typique ou en fer solide. Ou ce pourrait être un petit monde de gaz, ou même fait de diamant.
Quant au champ magnétique de n’importe quelle exoplanète, c’est de la pure spéculation. Les scientifiques pensent que les planètes plus grandes que la Terre sont susceptibles d’abriter de puissants champs magnétiques, mais il est impossible de le savoir avec certitude. Par exemple, alors que Vénus et la Terre ont à peu près la même taille, seule la Terre a un champ magnétique important.
Peut-être le le meilleur candidat pour une super-Terre habitable est LHS 1140bqui orbite autour d’un étoile naine rouge à environ 49 années-lumière de la Terre. Elle est environ 60 % plus large que notre planète mais 6,48 fois plus massive. Elle orbite extrêmement près de son étoile mère (sa période orbitale n’est que de 25 jours), mais comme l’étoile est une naine rouge froide, elle se trouve confortablement dans la zone habitable.
Les modèles atmosphériques de LHS 1140b permettent la possibilité d’une atmosphère dense embrassant un monde avec des océans d’eau liquide. Seules des observations détaillées, peut-être avec le Télescope spatial James Webb, nous dira avec certitude si la planète est réellement habitable. Pendant ce temps, il est l’actuel champion en titre de la plus grande planète qui pourrait éventuellement abriter la vie.
Paul M. Sutter c’est un astrophysicien SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de “demander à un astronaute“O”radio spatialeet auteur de “comment mourir dans l’espace.” Apprenez-en plus en écoutant le podcast “Ask a Spaceman”, disponible sur iTunes (s’ouvre dans un nouvel onglet) Oui askaspaceman.com. Posez votre propre question sur Twitter en utilisant #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter Oui facebook.com/PaulMattSutter.