Le Livre d'Argent

27/27 Ça fait pas mal de conditions. Mais vu le nombre d'étoiles qu'il y a autour de nous, la plupart d'entre elles ayant des planètes autour d'elles, ça ne représente pas un obstacle si énorme que ça. Tiens, d'ailleurs, on re-causera un peu de ce point dans le thread de la semaine prochaine. En attendant, on va en rester là pour cette fois, merci d'avoir lu ^^

(Et n'hésitez pas à faire signe d'une façon ou d'une autre si ça vous plaît et que vous voulez que je continue ces threads, c'est toujours plus sympa de savoir qu'il y a des gens qui lisent. D'ailleurs, merci à @AlainPortay qui a vaillamment repouété tous les messages de ce thread à mesure que le les publiais !)

26/27 Pour résumer, on peut dire qu'il nous faut vraisemblablement :

– Une planète principalement constituée de roche, en orbite stable dans la zone habitable d'une étoile calme,

– Avec une masse lui permettant de générer un champ magnétique et d'avoir une activité volcanique (probablement une tectonique des plaques),

– Et une atmosphère d'une densité suffisante pour que l'eau puisse rester liquide (qui peut être en partie produite par ces volcans),

– Que cette eau soit bien présente, avec d'autres éléments chimiques (les comètes peuvent amener ça en cours de route),

– Mais probablement qu'il reste tout de même des terres émergées.

25/27 On peut d'ailleurs noter que les caractéristiques de l'étoile peuvent aussi changer pas mal les formes que prendra vraisemblablement la vie là-bas. Par exemple, sur Terre, les plantes sont principalement vertes, parce que c'est cette couleur leur permet de capter le plus efficacement la lumière émise par notre Soleil. Une étoile d'une température différente provoquera sans doute une photosynthèse basée sur d'autres pigments, et donc des plantes d'une autre couleur.

La vie telle qu'on la connaît est donc très spécifique aux conditions dans laquelle elle s'est développée (même si elle a pu en affecter certaines, comme notre atmosphère). S'il est évidemment assez vain de ne chercher que des planètes ayant rigoureusement les mêmes conditions que nous, il reste fondamentalement très difficile de déterminer quels degrés de libertés on peut s'accorder avec tous ces paramètres.

24/27 Il faut sans doute aussi que les conditions de vie soient suffisamment stables. Si une planète a, autour de son étoile, une orbite suffisamment elliptique pour que les températures varient énormément à sa surface, ça risque de ne pas aider (surtout si on sort de la zone habitable d'un côté ou de l'autre).

Mais même en restant à une distance raisonnable de l'étoile en permanence, il faut que celle étoile ait un rythme de vie plutôt calme. C'est le cas de notre Soleil, mais d'autres étoiles ont par exemple une luminosité qui varie beaucoup avec le temps. Ou bien connaissent régulièrement des éruptions stellaires assez importantes, suffisantes pour grandement affecter les planètes qui les entourent. Peu de chances que la vie se développe assez à proximité.

23/27 Ça nous dit quand même quelque chose : pour que la vie se développe au delà de formes microscopiques, il faut sans doute au moins plusieurs centaines de millions d'années… Et donc ce n'est pas vraiment la peine d'en chercher autour de toutes les étoiles. En effet, plus une étoile est massive, plus sa longévité va être courte.

Une étoile comme notre Soleil va avoir une durée de vie totale d'environ une dizaine de milliards d'années. Les naines rouges, les étoiles les plus petites, peuvent parfois atteindre la centaine de milliards. Mais les géantes bleues, elles, ont une durée de vie inférieure (parfois de beaucoup) au milliard d'années. Même si la vie pourrait apparaître sur une planète tournant autour d'une telle étoile, elle n'aurait donc probablement pas le temps de s'y développer suffisamment.

22/27 Mais il ne suffit pas que la vie puisse apparaître : encore faut-il lui laisser le temps de se développer. Sur Terre, la vie est apparemment apparue quelques centaines de millions d'années seulement après la formation de la planète, mais la grande oxydation (l'apport massif d'oxygène dans l'atmosphère) n'est survenu qu'un peu plus d'un milliard et demi d'années plus tard. Et ce n'est qu'après encore un autre milliard d'années que la vie se diversifie assez pour qu'on y retrouve les grandes lignées animales et végétales actuelles.

L'évolution est en effet quelque chose qui se déroule sur un temps très long, et là encore, nous ne connaissons pas suffisamment, à partir des seules traces fossiles qu'on retrouve sur Terre, les conditions exactes qui sont requises pour que la vie prenne des formes plus ou moins familières pour nous (même si elles resteront probablement très exotiques).

21/27 On voit donc que c'est une question d'équilibre. Il faut être proche de son étoile, mais pas trop ; avoir assez d'eau, mais pas trop ; avoir une masse suffisante, mais pas trop ; etc. La difficulté, c'est qu'on n'a qu'un seul exemple de planète habitée sous la main, donc difficile d'extrapoler à partir de ça quelles sont les limites exactes !

On pense aujourd'hui qu'une partie des super-Terres pourraient être des candidates potentielles à l'apparition de la vie, mais on ne sait pas vraiment à partir de combien de fois la masse de notre planète ça devient « trop ». Donc, dans le doute, on continue à la fois d'étudier les planètes qu'on a découvertes, et de rendre nos instruments plus précis pour trouver des planètes qui ressemblent davantage à la nôtre.

20/27 D'autre part, l'eau étant bien plus légère que la roche ou le métal, une planète très massive a aussi peu de chances de contenir une proportion suffisante d'eau pour que celle-ci puisse jouer son rôle. La Terre, on l'a vu la semaine dernière, s'est sans doute d'abord formée quasiment sans eau, puis celle-ci a été amenée par les comètes qui nous sont tombées dessus. Plus la planète est massive, plus important doit être ce bombardement pour amener de l'eau en quantité suffisante.

Une pesanteur plus importante rend également plus difficile de se mouvoir, ce qui évidemment gène un peu le développement d'une bonne partie de la vie telle qu'on la connaît. Ce serait déjà très chouette de trouver une planète avec des trucs qui ressemblent à nos bactéries, mais on préférerait des animaux capables de sautiller, non ?

19/27 Et qu'en est-il des planètes plus lourdes ? C'est plus compliqué, car nous n'avons pas d'exemples proches pour nous faire une idée de ce à quoi elles ressemblent (dans le système solaire, la Terre est la plus grosse de toutes les planètes rocheuses). La forte densité qui règne sur ces planètes peut toutefois gêner à plusieurs niveaux.

D'une part, le champ magnétique terrestre est produit par l'activité du noyau de notre planète, partiellement liquide. Plus la pression est élevée, plus il faut chauffer pour que la matière passe à l'état liquide, et donc une planète de composition similaire à la nôtre, mais beaucoup plus dense, aurait sans doute un noyau beaucoup moins actif, et pas de champ magnétique.

18/27 Voyons ça en commençant de l'autre côté : il faut au moins un minimum de gravité pour que la vie puisse se développer. Ça joue déjà au niveau biologique : la gravité, qui fait que certaines cellules vont se trouver « vers le haut » et d'autres « vers le bas », est un des éléments qui joue dans la première spécialisation de nos cellules, à partir d'un embryon où elles sont toutes indifférenciées. Pas dit qu'on arrive à se reproduire dans l'espace !

Mais ça joue plus généralement au niveau des autres facteurs déjà vus plus haut : une petite planète comme Mars n'a pas d'activité volcanique continue (elle a bien eu des volcans dans son histoire, mais surtout de points chauds, pas de tectonique des plaques), et sa faible pesanteur a probablement aussi joué un rôle dans la perte de son atmosphère, vu qu'elle le retenait moins fortement que la Terre.

17/27 Du coup, qu'est-ce qu'on détecte, jusque là ? Ben, surtout des planètes beaucoup plus lourdes que la nôtre, que ce soient des géantes gazeuses comme Jupiter ou des « super-Terre », des planètes rocheuses comme la nôtre mais beaucoup plus massives. C'est logique vue la distance qui nous sépare des autres étoiles, qui nous empêche de voir les objets trop petits (ou le fait qu'on les détecte en observant leurs effets sur les mouvements de leurs étoiles, effets qui sont d'autant plus forts que les planètes sont massives).

Mais c'est un peu ennuyeux parce que, pour autant qu'on sache, il est quand même fortement probable que la gravité joue aussi un rôle pour l'apparition de la vie, et qu'une planète trop lourde n'est probablement pas un bon candidat non plus.

16/27 Bref, si on veut trouver une exoplanète habitée, il n'est donc pas nécessaire de la chercher avec de l'oxygène dans son atmosphère. Mais si on en trouve une avec de une atmosphère bien oxygénée, ça peut donc potentiellement indiquer qu'il y a de la vie là-bas pour avoir fait le boulot ! (Juste de l'oxygène ne suffirait pas comme preuve, ceci dit).

Au fait, comment ferait-on pour détecter ça à distance, alors qu'on ne peut pas le faire dans le cas d'une surface gelée sans atmosphère ? Grâce à la spectroscopie : si on arrive à capter de la lumière qui a traversé cette atmosphère, il va y manquer certaines longueurs d'ondes, caractéristiques des éléments qu'elle a rencontré sur son passage.

Mais ça, j'en parlais dans ma vidéo sur les couleurs, donc je vous y renvoie : https://skeptikon.fr/w/vtpYiPna5LREQPL6Pz5gJn

15/27 Une autre conséquence du changement d'oxygène dans notre atmosphère, c'est que ça a considérablement refroidi le climat de l'époque, conduisant à une glaciation qui a duré trois cent millions d'années. Heureusement, la vie a pu continuer à se développer dans les océans, sous la couche de glace, et la Terre a fini par retrouver un climat plus favorable, probablement en partie par les volcans.

En effet, les conditions climatiques sont évidemment assez importantes pour les différentes formes de vies, et l'activité volcanique, en raison de ce qu'elle émet dans l'atmosphère, joue un grand rôle de stabilisateur sur le long terme. C'est une autre raison qui fait qu'une planète a sans doute besoin de volcans pour être habitable, et donc qu'une quantité d'eau trop importante (ou de quoi que ce soit d'autre qui empêcherait leur existence) serait problématique.

14/27 Mais donc pour résumer rapidement, cela a eu entre autres comme conséquence de créer des conditions un peu plus hostile à la vie des organismes respirant du sulfate, et beaucoup plus favorable à celle de ceux respirant de l'oxygène, qui étaient jusque là très peu nombreux. La sélection naturelle a ensuit fait le boulot, et c'est de là que nous venons.

Cet exemple nous montre qu'il peut y avoir une différence assez importante entre ce qui est habitable pour nous, et ce qui est favorable à l'apparition de la vie. Les formes de vie sont en constante interaction avec leur environnement, et peuvent grandement le modifier, pas toujours à leur avantage (la vie en général survivra au dérèglement climatique actuel, mais pas forcément notre vie à nous).

13/27 Revenons donc à cet atmosphère. À la base, celui de la Terre a donc été en grande partie formé par le dégazage qui se produit dans les volcans. Ça ne devait pas être franchement respirable pour nous ! L'atmosphère qu'on connaît aujourd'hui, j'en ai parlé la semaine dernière en réponse à une question du HuitAns de @parleur, est en fait une conséquence de l'apparition de la vie.

En effet, sur la Terre primitive, l'oxygène disponible était plutôt rare, et globalement peu apprécié des premiers êtres vivants, qui respiraient plutôt des sulfates. Puis, il y a un peu plus de deux milliards d'année, le rejet massif de l'oxygène par ces organismes a progressivement conduit à le faire augmenter en proportion dans notre atmosphère.

Deux liens Wikipédia pour creuser le sujet : https://fr.wikipedia.org/wiki/Micro-organisme_sulfato-r%C3%A9ducteur et https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_Oxydation

12/27 Un autre ennui avec le fait d'être piégé sous une surface gelée, c'est que… c'est indétectable de loin ! Même s'il y avait dans Europe des trucs ressemblant à nos animaux marins, il faudrait aller plonger dans cet océan pour pouvoir s'en rendre compte, rien ne remonte à la surface. Si c'est potentiellement envisageable (même si très compliqué) d'aller voir ça de près pour Europe, c'est simplement totalement hors de portée pour une exoplanète.

Chercher des traces de vie ne peut donc se faire que sur des planètes où l'océan est à l'air libre, pour qu'on puisse avoir quelque chose à identifier. Pour les autres, on peut rêver, mais on ne pourra jamais confirmer ni infirmer, donc c'est quand même un tantinet moins intéressant.

11/27 C'est la découverte de ces formes de vie au fond de nos océans qui a conduit à imaginer que des lunes comme Europe pourraient être habitées : sous la glace, pas de photosynthèse, mais il y a en revanche très probablement des volcans au fond de cet océan interne, donc il n'est pas impossible que la vie soit apparue là-bas.

Ceci dit, il faut quand même préciser que, si des micro-organismes chimiosynthétiques sont à la base de tout un écosystème près de nos volcans sous-marins à nous, la plupart des autres bestioles qui y vivent sont de proches cousines de celles qu'on trouve en surface. Pas mal de ces espèces ont eu besoin de côtoyer des espèces photosynthétiques au cours de leur évolution. Donc, à voir ce qui pourrait se développer en restant exclusivement au fond.

10/27 Ceci dit, tant qu'on parle de ça, avoir beaucoup trop d'eau peut entraîne une pression beaucoup plus élevée que dans nos océans à nous, ce qui peut aller jusqu'à bloquer toute activité volcanique ! Or, l'activité volcanique est à l'origine du reste de la mise à dispo des composants piégés dans la roche. Et c'est probablement elle aussi qui est à l'origine de la formation d'une bonne partie de l'atmosphère terrestre.

Et donc de là, deux choses. On va se garder l'atmosphère pour la suite, et commencer par parler de l'effet des volcans dans l'eau. Il y sont une source de chaleur et de minéraux, amenant notamment au fond de nos océans au développement de formes de vie chimiosynthétiques, totalement indépendantes des formes de vie utilisant la photosynthèse (directement ou en mangeant des plantes) qu'on retrouve plus proches de la surface ou à l'air libre.

9/27 Mais ça va même un peu plus loin que juste « ce serait trop dilué ». Sur Terre, une partie des éléments nécessaires à la vie est essentiellement piégée dans la roche, et l'érosion est pour beaucoup dans ce qui en rend une infime partie disponible pour nous. Si aucune roche ne dépassait à l'air libre, ça n'aurait en grande partie pas pu avoir lieu, et la Terre serait sans doute restée inhabitable.

Une « planète océan », composée principalement d'eau sans rien qui en dépasse, a donc peu de chances d'abriter la vie. D'un autre côté, si c'est théoriquement possible que ça existe, on n'en a encore jamais rencontré (ou en tout cas, on n'a rien détecté qui nous laisse à penser qu'on en a trouvé une). Donc bon, peut-être pas la peine de trop s'en préoccuper.

8/27 À l'inverse, il ne faut pas trop d'atmosphère non plus. Vénus, notre autre voisine, bien que faisant quasi-la même taille que la Terre, a une atmosphère cent fois plus dense : c'est une des caractéristiques qui la rendent totalement inhabitable, la pression au niveau du sol étant beaucoup trop élevée (de même que la température, l'effet de serre étant aussi très important).

Mais de manière un peu moins intuitive… il ne faut pas trop d'eau non plus ! L'eau facilite en effet les réactions chimiques quand elle permet aux substances qui sont dissoutes dedans de se rencontrer. Plus il y a d'eau, plus ces éléments chimiques sont dilués, ce qui peut aller jusqu'au point où la rencontre entre deux molécules d'autre chose que d'eau devient statistiquement tellement improbable que les réactions chimiques n'ont plus lieu.