30 milliards d'exoplanètes habitables malgré une rotation synchrone

Autour d'une naine rouge – le type d'étoiles le plus fréquent et dont la luminosité est faible –, la zone d'habitabilité est si proche de l'astre que les planètes qui se trouveraient sur son bord interne doivent généralement finir par tourner en rotation synchrone. Avec une même face continûment exposée à l'étoile, le climat serait-il vivable ? Une atmosphère pourrait les rendre hospitalières, affirme une étude. De quoi doubler le nombre de planètes habitables autour des naines rouges de la Voie lactée !

Une comparaison du Système solaire avec celui de la naine rouge Gliese 581. En abscisse sont portées les distances à l’étoile (distance from star) en unités astronomiques (UA), et en ordonnée les masses des deux étoiles (mass of star). En bleu clair est indiquée la zone d'habitabilité (ZH) minimale, et en bleu foncé celle d'habitabilité maximale, compte tenu de diverses incertitudes. L'une de ces incertitudes concerne l'influence d'une couverture nuageuse pour les exoplanètes en rotation synchrone au bord de la ZH minimale.

La couverture nuageuse de la Terre joue un rôle important en favorisant l’habitabilité de notre planète. Inversement, celle de Vénus la rend totalement inhospitalière, même si sa proximité avec le Soleil lui interdit à elle seule l’eau liquide. On ne peut pas exclure qu’un emballement de l’effet de serre similaire à celui de Vénus puisse se produire sur des superterres comme celles que l’on découvre dans la zone d’habitabilité des naines rouges. On sait aussi que Mars serait habitable si sa taille et son champ magnétique étaient plus importants, de sorte que la Planète rouge soit capable de retenir durablement une atmosphère.

Les exobiologistes se préoccupent donc depuis un certain temps d’étudier l’effet de l’atmosphère des exoplanètes sur leur habitabilité. Des chercheurs de l'université de Chicago et de l'université Northwestern viennent d’ailleurs de publier un article sur arxiv dans lequel ils abordent la question de l’habitabilité de planètes si proches d’une naine rouge qu’elles se retrouvent en rotation synchrone. Dans cette situation, qui est celle de la Lune autour de la Terre, la planète présente toujours la même face à son étoile. 

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Pourquoi peut-on croire que la vie existe ailleurs dans l'univers ? La réponse d’Hubert Reeves.

Nuages qui refroidissent des exoterres

Comment cette absence de succession des jours et des nuits peut-elle affecter les transports de chaleur et de matière dans l’atmosphère ? Si d'importantes quantités d’eau liquide existent à un moment de l'histoire de ces exoplanète, à quels phénomènes peut-on s'attendre en présence d’une couverture nuageuse provenant de l’évaporation des océans ?

Pour le savoir, les chercheurs ont réalisé des simulations réalistes du climat de ce genre d'exoplanètes, en tenant compte en 3D du comportement des nuages et de leur capacité à réfléchir et à absorber les rayonnements issus de l’étoile ou du sol de l’exoplanète. Le nombre de calculs à effectuer est énorme et l'équipe a dû faire travailler durant des mois une grappe de serveurs (que l’on appelle encore une ferme de calcul, ou computer cluster en anglais) comptant 216 ordinateurs.

Les simulations effectuées n’étaient pas sans rappeler celles réalisées pour étudier le climat terrestre sur de grandes échelles de temps. Elles ont montré que la formation des nuages avait un rôle important dans le refroidissement de certaines exoplanètes en rotation synchrone autour des naines rouges. La conclusion finale des travaux des astrophysiciens est que le nombre d’exoplanètes habitables dans la Voie lactée a doublé. Elles pourraient être 60 milliards.