Le nombre d'exoplanètes déjà découvertes se compte par milliers, et la Voie lactée en abriterait des milliards. Cela représente un véritable océan de mondes à explorer, bien plus que ce que nous permet notre technologie: comment identifier ceux qui méritent vraiment une observation approfondie avec les télescopes de nouvelle génération ?
Un nouvel outil informatique, baptisé STEHM (Smaller Than Earth Habitability Model), pourrait bien faciliter cette tâche. Développé par des chercheurs de l'université Stanford, ce modèle permet de trier rapidement les planètes rocheuses qui ont peu de chances de conserver une atmosphère — une condition essentielle à la vie telle que nous la connaissons. L'idée est d'économiser du temps d'observation sur les grands télescopes en écartant d'emblée les mondes les moins prometteurs.
Représentation artistique de la mission PLATO de l'Agence spatiale européenne, qui scrutera des milliers d'étoiles proches à la recherche d'exoplanètes rocheuses. Le nouveau modèle STEHM pourrait aider les scientifiques à prioriser celles qui ont le plus de chances d'abriter la vie.
Crédit: ESA Traditionnellement, les scientifiques se fient à la notion de zone habitable, cette région autour d'une étoile où la température pourrait permettre à l'eau liquide d'exister en surface. Mais être dans cette zone ne garantit pas tout: une planète sans atmosphère significative ne peut pas réguler sa température, se protéger des radiations ou maintenir de l'eau liquide. STEHM ajoute donc une couche d'analyse supplémentaire en estimant si une petite planète rocheuse est capable de générer et de retenir une atmosphère sur des échelles de temps géologiques.
Pour construire ce modèle, Michelle Hill, auteure principale de l'étude, a utilisé le code de simulation planétaire ExoPlex. Elle a modélisé six mondes rocheux, allant de la moitié de la taille de la Terre à une taille terrestre, en testant comment la structure interne, l'activité volcanique, la chaleur interne et le rayonnement stellaire influencent la conservation de l'atmosphère. Le modèle a été validé avec Vénus et Mars, reproduisant correctement l'épaisse atmosphère de dioxyde de carbone de Vénus et la perte atmosphérique à long terme de Mars.
Les résultats indiquent que les planètes rocheuses d'au moins 80 % de la taille de la Terre peuvent conserver une atmosphère pendant 10 milliards d'années ou plus, à condition d'orbiter dans la zone habitable d'étoiles similaires au Soleil. Les planètes plus petites perdent généralement leur atmosphère plus rapidement, même si celles d'environ 70 % de la taille terrestre pourraient rester habitables si les autres conditions sont favorables. La longévité atmosphérique dépend aussi fortement de la teneur initiale en carbone et des éléments producteurs de chaleur qui alimentent l'activité volcanique.
Ce modèle pourrait être particulièrement utile pour les futures missions comme le télescope spatial PLATO de l'Agence spatiale européenne, qui va considérablement augmenter le catalogue d'exoplanètes rocheuses autour d'étoiles proches. En réduisant le champ des candidats, STEHM permet aux astronomes de concentrer leurs efforts sur les mondes les plus prometteurs, sans gaspiller de précieuses ressources sur des cibles peu probables. Pour reprendre les termes de Michelle Hill, la seule façon de détecter des signatures de vie est d'observer l'atmosphère de ces planètes depuis la Terre, et ce modèle offre une méthode pour choisir les meilleures cibles.
STEHM ne répond pas seulement à la question du "où" chercher la vie, mais aussi du "quand": il modélise si les exoplanètes peuvent réellement conserver leur atmosphère sur des échelles de temps géologiques, une condition préalable pour que la vie puisse émerger et se développer. Peut-être que l'absence actuelle de détections de vie s'explique par le fait que nous sommes encore très tôt dans l'histoire cosmique, comme l'indique Michelle Hill: "Nous sommes peut-être parmi les premiers."