Vie extraterrestre : les exoplanètes habitables seraient moins nombreuses qu’on le pensait

Les astronomesastronomes qualifient de zone d’habitabilité, les régions de l'espace dans lesquelles les conditions sont a priori favorables à l'apparition de la vie. Des régions dans lesquelles de l'eau liquide est susceptible d'exister à la surface d'une exoplanète. Et c'est donc tout naturellement que les recherches de vie extraterrestre se sont, au fil des années, concentrées sur ces zones particulières.

Mais, si cette définition semble appropriée à la recherche de microbesmicrobes unicellulaires élémentaires, elle pourrait finalement bien moins convenir à des créatures plus complexes. Des chercheurs de l'université de Californie Riverside (États-Unis) rapportent aujourd'hui qu'une accumulation de gaz toxiques dans l'atmosphèreatmosphère de la plupart des planètes les rend impropres à l'émergenceémergence d'une vie complexe telle que nous la connaissons.

« Pour la première fois, nous avons considéré que les limites physiologiques de la vie sur Terre pourraient prédire l'apparition d'une vie complexe ailleurs dans l'Univers », raconte Timothy Lyons, professeur en biogéochimie. Résultat : concernant les formes de vie complexes, les niveaux prévus de gaz toxiques réduisent la zone dite d'habitabilité de moitié. Ils vont même jusqu'à la réduire à néant, dans certains cas.

Sur ce schéma, on découvre la largeur de la zone d’habitabilité (potential for liquid water) et en bleu, la zone dans laquelle, selon les chercheurs de l’université de Californie Riverside (États-Unis), de la vie complexe est susceptible de se développer. © Université de Californie Riverside

Des niveaux de CO2 et de CO invivables

Les chercheurs présentent le cas du dioxyde de carbone (CO₂). Au-delà d'un certain niveau, ce gaz est en effet mortel pour l'Homme et les animaux. Or, pour maintenir de l'eau à l'état liquideétat liquide à la périphérie de la zone d'habitabilité classique, une planète peut avoir besoin « de dizaines de milliers de fois plus de CO₂ que sur la Terre ». Une quantité qui dépasse largement les niveaux connus de toxicitétoxicité.

Autre exemple, celui du monoxyde de carbone (CO). Si le type et l'intensité du rayonnement ultraviolet émis par une étoileétoile ne permettent pas de déclencher des réactions chimiquesréactions chimiques qui le détruisent rapidement, ce gaz mortel peut s'accumuler dans l'atmosphère d'une exoplanète, même si elle se situe dans la zone dite d'habitabilité. Et de fait, rendre cette planète totalement incommode à l'apparition d'une forme de vie complexe. « Prendre conscience d'à quel point notre planète est rare et spéciale devrait nous encourager à mieux la protéger », insiste Edward Schwieterman, auteur principal de l'étude.

En parallèle toutefois, des chercheurs de l'université de Lincoln (Royaume-Uni) imaginent, quant à eux, que « les luneslunes d'exoplanètes géantes constituent aujourd'hui une voie prometteuse pour trouver de la vie extraterrestre ». Selon eux, l'attraction gravitationnelle de la planète qu'elles orbiteraient pourrait les chauffer suffisamment pour qu'elles présentent de l'eau liquide en surface. Leur principale cible : J1407b, une exoplanète géante située à 434 années-lumièreannées-lumière de notre Terre.

Exoplanète : et si la vie sur Terre était un cas très rare ?

La recherche d'exoplanètes susceptibles d'abriter une vie telle que nous la connaissons bat son plein. En ce mois de novembre 2017, on parle beaucoup de RossRoss 128b, une planète telluriqueplanète tellurique qui tourne très près d'une petite étoile rouge. Elle est peut-être habitable, comme bien d'autres mondes. Mais, en 2016, une équipe internationale de chercheurs a évalué le nombre de planètes ressemblant à la Terre. Selon ce modèle, la plupart seraient apparues bien avant notre planète, ce qui pose la question de l'absence apparente de colonisation de la GalaxieGalaxie par des civilisations intelligentes.

Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman paru le 22 février 2016

Illustration d’étoiles entourées d’exoplanètes. Il y en a en pagaille dans notre galaxie et toutes les autres. Mais combien sont similaires à la Terre ? Combien sont habitées ? © Nasa, ESA

« Sommes-nous seuls dans l’univers ? » La question taraude Homo sapiensHomo sapiens depuis longtemps. En attendant que des voyages interstellaires soient entrepris pour visiter des mondes lointains potentiellement habitables et que commence l'exploration des océans internes d'Europe, lune de JupiterJupiter, et d'EnceladeEncelade, petite lune de SaturneSaturne, il nous faut nous contenter de spéculations sur la base des (maigres) informations collectées ces dernières décennies pour tenter d'y répondre.

Depuis CopernicCopernic et avec l'éclosion des sciences, nous sommes progressivement passés d'un « monde clos à l'univers infini » (dixit Alexandre Koyré) où l'Homme a dû accepter qu'il n'en est pas le centre. En moins d'un siècle, nous avons réalisé que notre modeste SoleilSoleil appartient à un vaste ensemble qui compte quelque 200 milliards d'étoiles, qu'il n'y est même pas au milieu et qu'en outre, la Voie lactéeVoie lactée est une galaxie parmi des centaines de milliards d'autres à travers le cosmoscosmos. La question du centre n'a désormais plus de sens.

Mais ce n'est pas fini, comme les philosophes atomistes de l'Antiquité en avait déjà eu l'intuition et, plus de quinze siècles après Lucrèce, Giordano BrunoGiordano Bruno : « Il est donc d'innombrables soleils et un nombre infini de terres tournant autour de ces soleils, à l'instar des sept "terres" que nous voyons tourner autour du Soleil qui nous est proche » (in L'Infini, l'Univers et les Mondes, 1584). Sans surprises, en effet, quasiment toutes les étoiles qui brillent sont entourées de planètes. Si bien qu'il y a beaucoup plus de planètes que d'étoiles. De façon certaine, 2.000 exoplanètes ont d'ores et déjà été identifiées depuis les premières recherches, il y a un peu plus de 20 ans. Alors, d'autres terres auraient-elles accueilli la vie ? On est tenté de répondre que si et même qu'elle doit être fréquente.

Découverte en 2015, Kepler-452b (illustrée à droite) est à ce jour l’exoplanète connue la plus ressemblante à la Terre (en comparaison, à gauche). Située à environ 1.400 années-lumière de nous, elle a 1,7 milliard d’années de plus que notre oasis bleue. © Nasa, JPL-Caltech, Ames

Recenser les exoterres

Pour Erik Zackrisson, de l'université d'Uppsala (Suède), et son équipe, la réponse est loin d'être évidente. D'après leur modélisationmodélisation, il semblerait que l'avènement de planètes rocheuses habitables et habitées soit rare, voire très rare.

Pour arriver à cette conclusion (l'étude est disponible sur arXiv et soumise pour publication dans The Astrophysical Journal), les chercheurs ont concocté une simulation de l'univers à partir d'une recette tenant compte de toutes les connaissances actuelles physiquesphysiques et cosmologiques : formation des étoiles et des planètes, croissance des galaxies, extrapolations des données sur les exoplanètes connues, etc. Puis, après une évolution en accéléré de 13,8 milliards d'années, ils ont évalué à travers ce mini-univers virtuelunivers virtuel, le nombre de planètes de type terrestre. Ils en ont recensé des centaines de milliards de milliards (environ 7 x 10²⁰) autour d'étoiles plus ou moins chaudes, et plus ou moins grosses que notre Soleil, et aussi des naines rougesnaines rouges. Une grande majorité d'entre elles sont apparues à leur grande surprise assez tôt, souvent au sein de galaxies deux fois plus grandes que la nôtre et autour d'étoiles moins riches en éléments lourds.

Bon nombre d'entre elles seraient beaucoup plus âgées que notre petite planètepetite planète bleue (notre Système solaireSystème solaire n'a que 4,56 milliards d'années). Aussi, dans la mesure où les conditions favorables à l'émergence de la vie sont réunies selon les cas, la question « que sont devenus leurs habitants ? » s'impose.

Où sont-ils ? « Pourquoi n’ont-ils pas colonisé notre galaxie ? »

Qu'ont-ils fait durant tous ces milliards d'années ? N'ont-ils pas eu le temps d'étendre leur domination ? « Si vous avez des civilisations qui ont 3,5 milliards d'années d'avance sur nous, pourquoi n'ont-elles pas colonisé notre galaxie ? demande Max Tegmark, chercheur au MIT (Massachusetts Institute of Technology), interrogé par la revue Scientific American. Pour moi, l'explication la plus probable est que, s'il y a des planètes à la pelle, les formes de vie intelligentes évoluent très rarement ». Serions-nous alors seuls ou très rares ? La Terre serait-elle une « violation colossale du principe de Copernic », comme l'estime le cosmologiste ? Ou est-elle une violation plus légère comme le propose Erik Zackrisson, le principal auteur de ces recherches ? Ce dernier tient à préciser qu'un grand flou et beaucoup d'incertitudes demeurent dans nos connaissances : « Soit nous sommes le résultat d'une loterie très improbable soit nous n'avons pas compris comment fonctionne la loterie ». En réalité, on ne connait pas le vrai degré de précision du modèle élaboré avec nos connaissances actuelles.

Finalement, la Terre est-elle une oasis solitaire ? Pour Max Tegmark, « il se pourrait qu'un jour, dans un futur lointain, une grande partie de notre univers fourmille de vie à cause de ce que nous avons fait ici ».