Des scientifiques de Cambridge proposent des planètes hycéennes avec des océans liquides et de l’hydrogène, élargissant ainsi la recherche de vie dans l’univers
Les astronomes de l’Université de Cambridge ont présenté une nouvelle catégorie de planètes potentiellement habitables, appelées mondes hycéens. Cette découverte pourrait redéfinir radicalement la manière dont l’humanité recherche la vie ailleurs dans la galaxie. Ces corps célestes se caractérisent par des océans mondiaux d’eau liquide recouverts d’une atmosphère riche en hydrogène et peuvent abriter la vie dans des conditions stellaires beaucoup plus diverses qu’on ne l’imaginait auparavant pour des planètes similaires à la Terre.
La recherche suggère que non seulement ces planètes sont plus communes, mais qu’elles pourraient également offrir un environnement plus propice à la détection de signes de vie avec la technologie actuelle des télescopes, contrairement à la difficulté d’analyser l’atmosphère des exoplanètes rocheuses plus petites.
Une nouvelle frontière dans la recherche de la vie extraterrestre
Depuis plus de six décennies, l’exploration de la vie au-delà de la Terre s’est principalement concentrée sur la recherche de mondes analogues au nôtre. Les premiers efforts visaient Mars, le voisin le plus proche de la zone habitable du Soleil, où l’on pense que de l’eau liquide a existé dans son passé géologique. Avec la détection de la première exoplanète en 1995, l’attention s’est tournée vers l’identification de corps rocheux ayant une taille et une température similaires à celles de la Terre et des étoiles en orbite similaire à celle du Soleil.
Cette perspective s’est toutefois révélée considérablement limitée face à de nouvelles preuves. En août 2021, Nikku Madhusudhan, astronome à l’Université de Cambridge, en collaboration avec Anjali Piette et Savvas Constantinou, a publié une étude proposant une approche fondamentalement différente pour concevoir des planètes habitables, introduisant le concept de mondes hycéens.
Ce qui définit une planète hycéenne : des océans sous hydrogène
Les planètes hycéennes, selon le modèle proposé par l’équipe de Madhusudhan, représentent une classe distincte de mondes. Ils ont une masse qui varie entre environ une et dix fois la masse de la Terre et un rayon compris entre 1,1 et 2,6 fois le rayon terrestre. La principale caractéristique est son atmosphère, dominée par l’hydrogène et l’hélium, de composition similaire aux atmosphères de Neptune et d’Uranus, mais avec une couche d’hydrogène nettement plus fine.
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Sous cette couche atmosphérique se trouve un vaste océan mondial d’eau liquide, dont la profondeur est supérieure à celle de n’importe quel océan terrestre, couvrant toute la surface de la planète sans la présence de continents ni de masses terrestres émergentes. L’épaisseur de l’atmosphère d’hydrogène est un facteur crucial, car si elle est trop fine, les conditions de surface de la planète ressemblent à celles d’une super-Terre rocheuse. D’un autre côté, si la couche d’hydrogène est trop dense, la pression atmosphérique à la surface de l’océan peut devenir si extrême que l’eau liquide ne peut plus persister, transformant ainsi la planète en une mini-Neptune. L’intervalle hycéen réside dans cet équilibre délicat, où l’hydrogène est suffisamment abondant pour générer un réchauffement important à effet de serre tout en permettant à l’océan sous-jacent de rester à l’état liquide.
Plusieurs variantes des mondes hycéens et leurs particularités
Dans la gamme qui définit une planète hycéenne, les scientifiques ont identifié la possibilité de plusieurs sous-types, chacun avec des caractéristiques uniques qui élargissent encore la notion d’habitabilité planétaire :
- Planète hycéenne standard :Ce type a une température de surface océanique qui ressemble largement aux conditions trouvées sur Terre, indiquant un environnement potentiellement plus familier pour le développement de la vie.
- Planète Hycéenne Sombre :Dans ces mondes, la planète est verrouillée par les marées sur son étoile, ce qui signifie qu’un côté est toujours face à l’étoile (le côté jour) et l’autre est toujours dans l’obscurité (le côté nuit). Le côté jour est trop chaud pour être habitable, mais le côté nuit maintient une température suffisamment basse pour supporter l’eau liquide.
- Planète hycéenne froide :Bien qu’elle reçoive moins de rayonnement stellaire qu’il n’en faudrait pour maintenir au chaud une planète semblable à la Terre, le puissant effet de serre produit par l’atmosphère d’hydrogène garantit que l’eau liquide reste à la surface. Cela démontre l’étonnante adaptabilité de ces mondes à des conditions de faible irradiation.
Chacune de ces variations élargit les paramètres selon lesquels une planète peut être considérée comme candidate à l’habitabilité, remettant en question les conceptions antérieures sur les conditions nécessaires à l’émergence et au maintien de la vie.
Élargir les possibilités de trouver la vie dans l’univers
La structure des planètes hycéennes a deux implications importantes que l’approche populaire de la recherche de planètes habitables n’a pas proportionnellement prise en compte. Premièrement, les mondes hycéens élargissent considérablement ce qui peut être classé comme planète habitable. La zone terrestre habitable autour d’une étoile, définie par la distance orbitale à laquelle une planète semblable à la Terre pourrait maintenir de l’eau liquide à la surface, est relativement restreinte.
En revanche, la zone habitable des planètes hycéennes s’étend de plus en plus loin de l’étoile. En effet, le chauffage des serres par l’hydrogène permet à l’eau liquide de persister même sous une irradiation stellaire plus faible. De plus, la masse thermique profonde de l’océan sur ces planètes agit comme un régulateur des variations de température qui déstabiliseraient une atmosphère terrestre. Pour les étoiles naines rouges, qui représentent environ les trois quarts de toutes les étoiles de la Voie lactée, la zone habitable hycéenne est si vaste qu’une énorme population de planètes habitables peut exister autour d’étoiles qui, par la recherche conventionnelle d’analogues terrestres, seraient exclues comme inhospitalières. La capacité de détecter des biosignatures sur ces mondes, compte tenu de leurs atmosphères distinctes et de leurs proportions plus importantes, constitue l’une des voies les plus prometteuses pour l’exobiologie future.
