J’ai eu l’occasion de regarder récemment une série documentaire* sur Arte intitulée « L’odyssée interstellaire ». Cela m’a donné l’opportunité de faire le point sur les connaissances actuelles en matière de probabilité de l’existence d’autres planètes « habitées ». Et j’avoue que j’ai fait quelques belles découvertes en ce domaine (que jusque là je ne connaissais que très mal). Selon mon habitude, j’ai eu ensuite la furieuse envie de partager avec vous de façon ludique l’essentiel de mon tout jeune « savoir »… D’où cette série d’articles, qui je l’espère, vous donneront autant de plaisir à lire que je n’en ai pris à les écrire!
PROLOGUE :
Selon la cosmologie hindoue traditionnelle, les univers sont innombrables à la fois dans le temps et aussi dans l’espace. Dans ce contexte, il n’est donc pas du tout étrange de considérer que la vie ne soit pas cantonnée à la seule planète Terre, mais qu’elle existe sous différentes formes dans bien d’autres mondes, certains semblables au nôtre, d’autres très dissemblables. Mais cette vision de l’Inde traditionnelle était, jusqu’à présent passablement éloignée de la conception scientifique moderne selon laquelle et jusqu’à tout récemment, il n’y avait aucune preuve de l’existence d’autres mondes porteurs de vie au sein du cosmos…
ACTE 1, la période de scepticisme :
Pour tout dire et jusqu’à la dernière décennie du 20ème siècle, la communauté scientifique des astro-physiciens considérait même, aux vues des données disponibles, qu’il y avait très peu de probabilité que d’autres étoiles que notre soleil possèdent un système planétaire et donc encore moins de chance que puisse exister quelque part dans l’univers une autre terre plus ou moins semblable à la notre. Les quelques scientifiques qui s’étaient mis en tête de contredire ce point de vue officiel étaient considérés au mieux comme de doux rêveurs et au pire comme des individus louches qui tentaient de justifier leurs croyances aux extra terrestres à l’aide de leurs recherches scientifiques !
ACTE 2, la première découverte :
Et puis tout a changé en 1995 quand un astrophysicien suisse du nom de Michel Mayor a, le premier, inventé une méthodologie fiable visant à détecter les étoiles qui pourraient posséder un système planétaire. Avec sa petite équipe de chercheurs et en mettant en application sa méthode à l’observatoire français de Haute-Provence, il a été le premier à prouver l’existence d’une exo-planète. Entendez d’une planète gravitant autour d’une autre étoile que notre soleil. Il a baptisé cette planète Bellérophon, du nom du héros grec qui a dompté le cheval ailé Pégase, car elle était justement en orbite autour d’une des étoiles de la constellation de Pégase, soit à quelque 50 années-lumière de nos yeux…
À l’époque, cette découverte a fait grand bruit dans les milieux scientifiques et tous les télescopes du monde se sont dès lors tournés vers Bellérophon pour tenter de faire mieux connaissance avec cette toute première exo-planète. Las, les nouvelles informations collectées à son sujet ont vite déçu certaines attentes. Cette planète n’était pas de type rocheux (comme la Terre, Mars ou Vénus), mais de type gazeux (comme Jupiter, Saturne ou Neptune), donc parfaitement incompatible avec toutes les formes de vie que nous connaissons à ce jour…
ACTE 3, une seconde découverte :
Mais la chasse aux exoplanètes était lancée, et une petite dizaine de nouvelles venues purent être détectées dans les années qui suivirent. Jusqu’à ce que, en 1999, un autre scientifique du nom de David Charbonneau mette au point une seconde méthode (dite des transits) pour repérer les étoiles ayant elles-mêmes un système planétaire. Très vite il a pu vérifier la validité de son approche en découvrant grâce à elle une autre exo-planète (baptisée Osiris) aussi située dans la constellation de Pégase, mais beaucoup plus loin que Bellérophon (à 154 années-lumière).
Et c’est muni de ces deux méthodes complémentaires que les « chasseurs d’exoplanètes » se sont mis, à partir des années 2000, à en découvrir de plus en plus au fil des années et même des mois…
ACTE 4, un télescope spatial à la rescousse :
À partir de là, la communauté scientifique a cessé de se « moquer » des chercheurs d’exoplanètes et a décidé de construire puis de lancer le télescope spatial Kepler, explicitement dédié à la recherche de ces nouveaux « objets célestes » et en particulier des plus petits d’entre eux, c’est-à-dire des exoplanètes ressemblant davantage à la Terre avec son sol rocheux qu’à une boule de gaz géante façon Jupiter… Lancé en 2009, Kepler avait pour objectif d’effectuer un recensement des exoplanètes détectables situées dans une région de la Voie lactée de 115 degrés carrés (soit seulement 0,28% du ciel!) en observant sur une période de plus de 3 ans l’intensité lumineuse de 145 000 étoiles pré-sélectionnées. Kepler a été conçu pour que la sensibilité de son détecteur lui permette d’identifier des planètes de type terrestre et puisse ainsi recenser les planètes semblables à la nôtre gravitant autour d’étoiles similaires au Soleil. Vu son succès, la mission initialement prévue pour durer trois ans et demi, a été prolongée jusqu’à l’épuisement de ses réserves de carburant, qui a eu lieu en octobre 2018…
À l’achèvement de sa mission, Kepler avait détecté pas moins de 2 662 exoplanètes ! Ses observations ont contribué à mettre en évidence la diversité des systèmes planétaires, Kepler ayant découvert de nombreux systèmes multi-planétaires. Elles ont permis d’esquisser une première statistique de la distribution des planètes par grandeur et ainsi d’établir que 20% des exoplanètes avaient une taille semblable à celle de la terre. En y ajoutant les 30% de planètes ayant une taille ne dépassant pas le double, cela fait environ 50% d’exoplanètes telluriques, susceptibles d’accueillir la vie !
Il en a résulté une véritable révolution scientifique débouchant sur une nouvelle compréhension de l’agencement du cosmos que l’on peut résumer ainsi :
- Chaque étoile que l’on voit de nos yeux possède au moins une planète en orbite autour d’elle et souvent plusieurs (à l’image de notre soleil). En 15 ans, on est donc passé d’une conception qui niait la possibilité d’exoplanètes à une conception qui postule au contraire que là où il y a des étoiles, il y a nécessairement des exoplanètes…
- En extrapolant les données obtenues par Kepler à l’ensemble de la Voie lactée (notre galaxie), on en arrive à des résultats tout à fait faramineux. Jugez plutôt. Selon les scientifiques, notre galaxie contiendrait environ 300 milliards d’étoiles. En postulant que chaque étoile a en moyenne deux exoplanètes, on en arrive à envisager qu’il existe quelque 600 milliards de planètes, cela dans notre seule galaxie. Et si on applique la proportion précédemment expliquée de 50% de planètes telluriques potentiellement habitables, cela fait, à la louche, quelque 300 milliards de « terres » potentielles présentes dans la Voie lactée!!!
- Pour mémoire, rappelons que les scientifiques estiment que l’univers contient environ 100 milliards de galaxies semblables à notre Voie lactée. Bien qu’on ne soit pas encore capable (à cause de la distance!) de vérifier que les étoiles des autres galaxies ont aussi des exoplanètes, on comprend aisément qu’il y a de fortes probabilités pour que cela soit le cas. Ce qui implique que l’univers renfermerait potentiellement 30 000 milliards de « Terres ». Qui osera encore dire après cela que notre planète bleue est un cas unique dans l’univers ?
ACTE 5, les exoplanètes habitables :
À partir de cette nouvelle compréhension de l’agencement interne de l’univers, la recherche scientifique s’est naturellement focalisée sur la question de savoir si on pouvait réussir à détecter les exoplanètes disposant de conditions compatibles avec la vie, telle que nous la connaissons sur terre. Deux notions ont été développées pour tenter de répondre à cette palpitante question.
La première est celle de « zone habitable » et s’explique intuitivement assez facilement. Pour que la vie soit possible sur une planète donnée, il faut qu’il n’y fasse ni trop chaud, ni trop froid et que la pression atmosphérique soit telle que l’eau puisse y subsister à l’état liquide. En fonction de la taille et de la luminosité de chaque étoile, on peut donc assez facilement déterminer à quelle distance de son soleil doit se trouver une exoplanète pour être située dans la « zone habitable » de ce système. Par exemple, dans notre système solaire, Mercure et Vénus (à gauche sur le schéma suivant) sont trop près du Soleil (non représenté) pour permettre la vie. Les températures au sol sur ces deux planètes sont de l’ordre de +400°C ! À l’inverse, au-delà de Mars, les planètes comme Jupiter, Saturne, Uranus (à droite sur le schéma) sont trop éloignées du Soleil pour que son rayonnement suffise à en réchauffer la surface. La zone circulaire, en bleu sur le schéma, illustre ce que représente la « zone habitable » encore appelée « écosphère » du système solaire. On voit qu’elle débute entre Vénus et la Terre et s’achève entre Mars et Jupiter.
Reste donc aux scientifiques à calculer, pour chaque étoile, quelle est sa zone habitable, puis de déterminer si une ou plusieurs de ses exoplanètes y gravite. En cas de réponse positive : bingo, on a affaire à une candidate potentielle pour être une soeur jumelle de la Terre. Vous objecterez certainement qu’avec de telles conditions restrictives, le cas ne doit pas se présenter souvent. Et en effet, c’est assez rare de trouver des exoplanètes répondant à ce critère. Mais, bonne nouvelle, à l’aide du télescope Kepler, on en a déjà trouvé une cinquantaine, et en extrapolant ces chiffres à l’ensemble de la galaxie, les scientifiques estiment que 0,15% des exoplanètes telluriques pourraient remplir cette condition. 0,15% quel chiffre ridicule pensez-vous peut-être. Et bien sortez votre calculette et vous verrez que cela fait , excusez du peu, environ 500 millions de planètes qui répondent à ce premier critère dans notre seule Voie lactée**, donc 500 millions de candidates potentielles à héberger la vie. À la vue de tels chiffres, croyez-vous qu’il soit encore bien raisonnable de douter que la vie puisse exister ailleurs que sur la terre ?
Bon, 500 millions de planètes à explorer, quand on sait que la plus proche se trouve à 4 années-lumière et la plus éloignée à 100.000 années-lumière, c’est là, à première vue, une mission impossible ! Voilà pourquoi les scientifiques ont mis au point un second critère, plus pointu, celui de la composition chimique de l’atmosphère. Explication : presque toutes les planètes telluriques sont recouvertes d’une fine couche de gaz qui représente leur « atmosphère ». Or cette atmosphère est habituellement composée des gaz « primaires », c’est-à-dire de ceux naturellement disponibles dans l’environnement de la planète concernée. Mais on sait que l’atmosphère terrestre est composée en outre de gaz « secondaires », c’est-à-dire de gaz qui ne sont présents qu’en conséquence de l’activité du vivant. Par exemple, l’ozone est un dérivé de l’oxygène et, au delà d’une certaine concentration, il ne peut être présent que comme la conséquence d’une activité biologique de type respiratoire. Donc, s’il est détecté dans une certaine proportion dans une atmosphère donnée, c’est là un indicateur fiable qu’il y a ou qu’il y eu de la vie sur la planète correspondante. Dans les faits, les choses sont un peu plus complexes que cet exemple ne le laisse à penser et les scientifiques cherchent encore à peaufiner ce qu’ils appellent les marqueurs biologiques de l’atmosphère. Mais en gros, on est en passe de pouvoir déterminer le cocktail chimique atmosphérique qui témoigne de façon quasi-certaine de la présence d’une activité biologique sur une planète donnée. Autrement dit, pour savoir si une exoplanète héberge ou non de la vie à sa surface, il faut et il suffit de parvenir à analyser la composition chimique de son atmosphère. Voilà qui est simple, du moins en théorie : il n’y a plus qu’à repérer parmi les 500 millions d’exoplanètes situées en zone habitable, celles dont l’atmosphère contient des gaz secondaires, c’est-à-dire des gaz qui soit par leur nature soit par leur proportion, ne peuvent résulter que d’une activité biologique subséquente.
En pratique, c’est « une autre paire de manches ». Nos outils actuels ont beau être sans cesse plus performants, une chose est de réussir à entr’apercevoir l’ombre qu’une planète fait en passant devant son étoile (c’est en effet la méthode la plus simple, dite des transits, qui permet de détecter les exoplanètes), une autre est de réussir à entreprendre l’analyse chimique de cette atmosphère située, pour les plus proches, à plusieurs années-lumière de la terre. Toute proportion gardée, c’est un peu comme si on vous demandait de tester la saveur d’un plat servi dans un restaurant new-yorkais tout en restant en France, assis dans votre propre salle à manger. Même avec une bonne liaison vidéo, comment allez-vous faire pour pouvoir dire si le plat est trop ou pas assez salé ?
Bref, à partir d’ici, nous entrons dans une zone grise, celle qui se situe entre science d’aujourd’hui et science de demain. Je me propose de vous y amener dans un second article consacré entre autres au nouveau télescope James Webb qui devrait entrer en service en mars 2021 et qui aura la particularité technique de pouvoir analyser l’atmosphère des exoplanètes les plus proches de nous (ou plutôt les moins éloignées…). Une aventure totalement inédite qui pourrait prochainement nous apporter une réponse décisive à la question de la réalité de la vie extraterrestre en nous désignant la première exoplanète candidate au titre envié de soeur jumelle de la terre !
Et en attendant, je vous propose de contempler d’un oeil neuf notre Voie lactée : autant de points lumineux, autant de systèmes solaires contenant potentiellement une autre Terre !!! (cliquez sur la photo pour l’agrandir)
NOTES :
* l’odyssée interstellaire est une série de quatre documentaires diffusés par Arte en août 2019, et disponibles en replay jusqu’au 8 octobre 2019 à l’adresse suivante : <https://www.youtube.com/playlist?list=PLCwXWOyIR22vS1jM-_b7FDpsoz0sbE1_w>
** Et si on extrapole à la totalité de l’univers, ce chiffre est à multiplier par 100 milliards (le nombre total de galaxies), ce qui fait 500 000 milliards de « terres » potentielles !!!
