Quelle est la recette d'une planète vivante? Les astronomes ne sont pas sûrs - nous n'avons pas trouvé d'autre que la Terre pour le moment.
Mais nous avons des suppositions éclairées: la vie a probablement besoin d'eau, de carbone et de suffisamment de lumière et de chaleur pour alimenter un monde sans le brûler. La gravité ne devrait pas être trop élevée et une atmosphère ne ferait pas de mal non plus. Mais une nouvelle étude propose un autre ingrédient essentiel: des impacts majeurs d'astéroïdes et de comètes, en juste quantité.
Lorsqu'un grand objet frappe une planète, deux choses se produisent: le matériau de l'objet est ajouté à la masse de la planète et une partie de l'atmosphère autour de la zone d'impact est projetée dans l'espace, a déclaré Mark Wyatt, astronome et responsable de l'Université de Cambridge. auteur du nouvel article. Dans des impacts vraiment géants, comme celui qui a formé la lune terrestre, une certaine atmosphère se propage également de l'autre côté de la planète, ce qui signifie qu'un peu plus se perd. Mais cela ne signifie pas qu'un monde natal en herbe devrait ignorer complètement les impacts. Si une planète veut développer les conditions jugées nécessaires à la vie, il est préférable d'appartenir à une catégorie moyenne de planètes qui absorbent beaucoup d'impacts majeurs - mais pas tellement qu'elles perdent leur atmosphère.
C'est parce que les planètes ont presque certainement besoin de "volatils" dans leurs atmosphères pour faire germer la vie, a déclaré Wyatt à Live Science. Les substances volatiles sont des produits chimiques, comme l'eau et le dioxyde de carbone, qui peuvent bouillir à basse température. Toute vie que nous connaissons dépend de l'eau et du carbone pour se maintenir à un niveau chimique de base, et les scientifiques croient que les propriétés de ces produits chimiques les rendent nécessaires à la vie n'importe où dans l'univers.
Mais toutes les planètes ne démarrent pas avec les concentrations nécessaires de substances volatiles. Au début de la vie d'une star, c'est beaucoup plus lumineux. Et cet éclat supplémentaire est suffisamment chaud pour cuire toute la poussière lâche dans la région qui deviendra la zone habitable de l'étoile - la zone pas trop chaude, pas trop froide - plus tard. Ces températures chaudes et précoces éliminent probablement l'eau et les autres substances volatiles de la poussière qui deviendront éventuellement des planètes habitables. Ainsi, après la formation des planètes et le refroidissement de l'étoile, ces orbes rocheuses doivent acquérir leurs substances volatiles ailleurs dans le système solaire. En d'autres termes, ils doivent écraser un tas de gros objets errants.
Les chercheurs ont découvert que les meilleurs candidats pour délivrer des substances volatiles sans dépouiller l'atmosphère de la planète et la stériliser sont des objets de taille moyenne. Les impacts des astéroïdes et des comètes de 60 pieds de large (20 mètres) à 3300 pieds de large (1 kilomètre) sont très efficaces pour fournir des substances volatiles et auront tendance à ajouter plus à l'atmosphère qu'ils ne soustraient, selon les auteurs. Les plus gros astéroïdes, entre environ 1 et 12 miles (2 et 20 km) de diamètre, auront tendance à dépouiller plus d'atmosphère qu'ils n'en ajoutent.
Les auteurs ont découvert que les impacts géants comme celui qui a formé la lune terrestre ne dérangent pas cette histoire autant que vous pourriez vous y attendre. De tels événements sont assez rares, et bien qu'ils puissent changer la composition d'une atmosphère, ils ne la supprimeront pas complètement.
L'une des leçons importantes de cet article est que les petites étoiles de «classe M» - la catégorie d'étoiles la plus courante, trop faible pour être vue à l'œil nu, dont beaucoup sont des naines rouges - sont probablement de mauvais candidats à la vie, ont écrit les auteurs. C'est important, car un grand nombre d'exoplanètes potentiellement habitables sont apparues autour de ces sortes d'étoiles.
"Pour les étoiles M, leur faible luminosité signifie que la zone habitable est beaucoup plus proche de l'étoile que pour une étoile comme le soleil", a déclaré Wyatt.
Pour obtenir suffisamment de lumière, une planète semblable à la Terre entourant une étoile de classe M doit être aussi proche de cette étoile que Mercure l'est de notre soleil.
Et ça empire. Juste à côté d'une petite étoile de faible masse, les astéroïdes et les comètes volent à des vitesses beaucoup plus élevées et se brisent de façon plus spectaculaire sur les planètes.
"Les impacts à plus grande vitesse sont beaucoup plus efficaces pour décaper une atmosphère", a déclaré Wyatt.
C'est une mauvaise nouvelle pour la vie sur les mondes M. Et ce n'est pas le seul facteur qui rend la vie dans le monde M improbable.
"Il y a un certain nombre de raisons pour lesquelles les planètes habitables en orbite autour des nains M pourraient ne pas avoir d'atmosphère, y compris le décapage des vents stellaires et les planètes étant beaucoup plus proches de leur étoile hôte", a déclaré Sarah Rugheimer, spécialiste des atmosphères exoplanètes à l'Université de Oxford, qui n'a pas participé à cette recherche.
Y a-t-il donc un espoir de vie sur les mondes M?
"Je pense qu'en fin de compte, nous répondrons à cette question par l'observation peu de temps après son lancement: les planètes habitables en orbite autour des nains M ont-elles une atmosphère?" Dit Rugheimer. "Nous savons que les planètes légèrement plus chaudes et plus grandes en orbite autour des nains M ont une atmosphère épaisse. Mais cette question demeure pour les planètes habitables: peuvent-elles conserver une atmosphère suffisamment mince, quelque chose comme la Terre plutôt que Vénus?"
Les auteurs ont souligné dans le document que bon nombre de leurs conclusions sont fondées sur des incertitudes: où se forme la vie? Dans quelle mesure les autres systèmes stellaires ressemblent-ils à notre système solaire?
Edwin Bergin, un expert en formation des planètes et en eau à l'Université du Michigan qui n'était pas impliqué dans cette recherche, a convenu avec les auteurs qu'il y avait ce qu'il appelait des "complications importantes" dans les calculs derrière cet article.
"Mais les tendances générales qu'ils présentent sont assez intéressantes et pourraient être importantes", a-t-il déclaré.
Il a souligné son propre travail, qui a suggéré que la Terre a commencé avec une atmosphère plus épaisse et riche en azote, mais en a perdu une grande partie à cause des impacts. Les auteurs de ce nouvel article ont suggéré dans leur modèle que les impacts des comètes et des astéroïdes auraient pu façonner les atmosphères de la Terre, de Mars et de Vénus.
Sur la route, les chercheurs ont déclaré qu'il y avait plus à apprendre sur la façon dont ces travaux peuvent expliquer notre propre système solaire, en particulier le rôle des impacts géants ici. Ce document n'a pas encore été publié dans une revue à comité de lecture et est disponible sur le serveur de préimpression arXiv.
