Pourquoi les planètes comparables à la Terre découvertes ailleurs dans l’univers pourraient bien ne pas avoir grand chose à voir avec l’originale

Atlantico : 4 000 exoplanètes environ ont été découvertes. Concrètement qu'est-ce qu'une exoplanète ?

Olivier Sanguy : Une exoplanète ou planète extra-solaire est une planète qui tourne autour d’autres étoiles que la nôtre. Notre Soleil est une étoile, plutôt banale d’ailleurs, et de type naine jaune. Il n’y avait pas de raison pour que les étoiles n’aient pas aussi leur cortège de planètes. Mais les techniques d’observation ne permettaient pas de le vérifier. On pouvait donc légitimement se demander si le processus de formation planétaire autour d’une étoile n’était pas en fait rare. Puis, en 1995, les astronomes suisses Michel Mayor et Didier Queloz ont accompli la première détection d’une exoplanète. Il faut comprendre que ce monde n’a pas été observé directement par un télescope : on a mesuré la perturbation que cette planète induisait à son étoile en tournant autour. Cette méthode dite de la vitesse radiale est toujours l’une des principales méthodes de détection des exoplanètes avec celle dite du transit qui consiste à mesurer la baisse de luminosité d’une étoile lorsqu’une de ses planètes passe devant. C’est ainsi qu’on s’est rendu compte que la présence de planètes autour d’une étoile est au final un phénomène extrêmement courant.

Que sait-on des exoplanètes qui ont déjà été découvertes ? Sont-elles comparables à la Terre ?

On sait avant tout qu’elles sont très variées et même certaines plutôt inattendues. L’étude des exoplanètes a ainsi permis de découvrir ce qu’on appelle des Jupiters chauds, c’est-à-dire des géantes gazeuses de la taille de Jupiter (la plus grande planète de notre Système solaire) qui orbitent très près de leur étoile, au point de faire une révolution en seulement l’équivalent de quelques jours terrestres. La proximité de l’étoile explique bien entendu le qualificatif de chaud. Cela a chamboulé les modèles de formation planétaire. Désormais, on admet que les planètes de notre propre système ne se sont pas forcément formées là où elles orbitent aujourd’hui. Étudier les exoplanètes et leur extraordinaire diversité, c’est aussi mieux comprendre notre propre Système solaire et donc l’origine de la Terre. Dans les presque 4000 exoplanètes répertoriées actuellement, on en dénombre quelques dizaines (le chiffre exact varie en fonction des critères appliqués) qui sont situées en zone habitable et moins de la moitié d’une taille comparable à la Terre. La « jumelle de la Terre », à savoir un monde rocheux de taille et masse proche de notre planète en zone habitable d’une étoile semblable au Soleil reste à trouver. Mais n’oublions que les capacités de nos télescopes limitent notre recherche à une zone extrêmement petite par rapport au gigantisme de notre galaxie qui compte 200 milliards d’étoiles !

Au vu du grand nombre d'exoplanètes -celles déjà découvertes et celles qui restent à découvrir- comment savoir lesquelles sont habitables ou non ? Si le rôle du satellite Kepler était de découvrir ces planètes, est-il prévu de lancer un satellite capable de recenser les planètes qui pourraient abriter la vie ?

Pour le moment, il est très difficile d’examiner précisément l’habitabilité d’une exoplanète. Le premier critère consiste à déterminer si l’exoplanète orbite dans la zone habitable de son étoile, c’est-à-dire si elle est à la bonne distance pour que de l’eau liquide existe à sa surface si elle est dotée d’une atmosphère suffisante. On comprend que la zone habitable est différente en fonction de l’étoile. Ainsi une étoile plus petite que le Soleil aura sa zone habitable plus proche. Notons que ce critère est à manier avec précaution. Ainsi, Mars est dans la zone habitable du Soleil et à ce jour on n’y a pas détecté de vie ! Au contraire, certaines lunes de géantes gazeuses, comme Encelade et Titan autour de Saturne ou Europe autour de Jupiter, sont considérées comme pouvant potentiellement héberger de la vie (une vie qui serait simple, de type microbien) alors qu’elles sont en dehors de la zone habitable du Soleil. On voit donc que la zone habitable n’est qu’un indice et le fait qu’une exoplanète y soit ne signifie en rien que la vie s’y soit développée. Jusqu’à maintenant, on a essentiellement cherché à découvrir des exoplanètes et déterminer leurs caractéristiques principales, c’est-à-dire leur orbite (donc leur distance par rapport à leur étoile), mais aussi leur taille et leur masse. Dans cette optique, l’observatoire spatial Kepler de la NASA a ainsi permis de découvrir un peu plus de 2300 exoplanètes qui ont été confirmées par d’autres télescopes au sol. Ce qui signifie que d’autres candidats planétaires de Kepler restent à confirmer (à peu près autant !). Kepler a fini de fonctionner en octobre 2018 et c’est TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) lancé en avril 2018 qui a pris le relais dans l’espace, même si son champ de recherche est un peu différent. Enfin, n’oublions pas les télescopes au sol qui cherchent aussi des exoplanètes ou confirment leur existence.

L’étape suivante sera d’examiner la composition de l’atmosphère des exoplanètes. Cela se fera à distance par la technique de la spectroscopie, en analysant la lumière de l’étoile réfléchie par l’atmosphère de l’exoplanète. Extraire la lumière réfléchie par un monde très lointain sans que l’instrument soit « ébloui » par l’éclat de l’étoile exige des technologies de pointe. On a déjà commencé à le faire pour quelques cas avec le télescope spatial Hubble ou certains observatoires terrestres comme l’européen VLT (Very Large Telescope) situé dans le désert de l’Atacama au Chili. Via son organisme ESO (European Southern Observatory), l’Europe et des pays partenaires construisent l’E-ELT (European Extremely Large Telescope) à quelques kilomètres du VLT. Ce sera le plus grand télescope du monde avec un diamètre de 40 m. Grâce à des instruments de haute technologie, on pense qu’il sera capable de déterminer la composition de l’atmosphère de certaines exoplanètes. Le télescope spatial JWST (James Webb Space Telescope) de la NASA qui doit être lancé en 2021, et auquel participent les agences spatiales européenne et canadienne, vise aussi une telle performance. L’idée est que si on détecte une atmosphère autour d’une exoplanète en zone habitable de son étoile et qu’en plus on y décèle la présence de CO2, de vapeur d’eau ou de méthane, alors on sera en mesure de parler d’habitabilité potentielle d’une façon plus affirmée qu’aujourd’hui en se reposant essentiellement sur la seule zone habitable. Il sera toujours très difficile de dire que telle exoplanète héberge de la vie, en revanche, on disposera d’indices favorables plus nombreux. Du coup, selon la proportion de mondes dotés d’indices favorables, on en saura plus sur la question de la potentialité de la vie dans l’Univers. On verra alors si les conditions de l’émergence du vivant sont plutôt rares ou au contraire relativement banales et répandues.?