Pour Goldilocks, la bouillie devait être ni trop chaude, ni trop froide… la bonne température était tout ce dont elle avait besoin.
Pour qu'une planète semblable à la Terre abrite la vie, ou la vie multicellulaire, la température est certainement importante, mais quoi d'autre est important? Et qu'est-ce qui rend la température d'une exo-Terre «juste»?
Certaines études récentes ont conclu que répondre à ces questions peut être étonnamment difficile et que certaines des réponses sont étonnamment curieuses.
Considérez l'inclinaison de l'axe d'une exo-Terre, son obliquité.
Dans l'hypothèse «Terre rare», il s'agit d'un critère Boucle d'or; à moins que l'inclinaison ne soit maintenue stable (par une lune comme notre Lune), et à un angle «juste à droite», les climats oscilleront trop sauvagement pour que la vie multicellulaire se forme: trop de boules de neige Terre (le globe entier couvert de neige et de glace avec un effet albédo accru), ou trop de risque de serre galopante.
«Nous constatons que les planètes avec de petites fractions océaniques ou des continents polaires peuvent subir de très fortes variations climatiques saisonnières», écrit David Spiegel de l'Université de Columbia *, résumant les résultats d'une vaste série de modèles étudiant les effets de l'obliquité, de la couverture terrestre / océanique, et rotation sur des planètes semblables à la Terre, "mais que ces planètes pourraient également maintenir des conditions habitables saisonnièrement et régionalement sur une plus grande gamme de rayons orbitaux que plus de planètes semblables à la Terre." Et la vraie surprise? «Nos résultats indiquent que les climats modélisés sont un peu moins sujets aux transitions dynamiques de boules de neige à forte obliquité.» En d'autres termes, un exo-Terre incliné presque à droite (un peu comme Uranus) peut être moins susceptible de subir des événements de boule de neige sur Terre que notre, Boucle d'or, Terre!
Considérez le rayonnement ultraviolet.
«Le rayonnement ultraviolet est une épée à double tranchant. S'il est trop fort, les systèmes biologiques terrestres seront endommagés. Et si elle est trop faible, la synthèse de nombreux composés biochimiques ne peut pas aller de l'avant », explique Jianpo Guo de l'Observatoire chinois du Yunnan **« Pour les étoiles hôtes avec des températures efficaces inférieures à 4 600 K, les zones habitables ultraviolettes sont plus proches que les zones habitables . Pour les étoiles hôtes dont la température effective est supérieure à 7 137 K, les zones habitables aux ultraviolets sont plus éloignées que les zones habitables. » Ce résultat ne change pas ce que nous savions déjà sur les zones d'habitabilité autour des étoiles de la séquence principale, mais il exclut efficacement la possibilité de vie sur des planètes autour d'étoiles géantes post-rouges (en supposant que n'importe qui pourrait survivre à leur maison sans devenir géant rouge!)
Considérez les effets des nuages.
Les calculs des zones d'habitabilité - les rayons des orbites d'une exo-Terre, autour de son foyer - pour les étoiles de la séquence principale supposent généralement le paradis des astronomes - un ciel clair permanent (c'est-à-dire pas de nuages). Mais la Terre a des nuages, et les nuages ont certainement un effet sur les températures mondiales moyennes! "L'effet albédo ne dépend que faiblement des spectres stellaires incidents, car les propriétés optiques (en particulier l'albédo diffusant) restent presque constantes dans la gamme de longueurs d'onde du maximum du rayonnement stellaire incident", selon une récente étude d'une équipe allemande *** sur la les effets des nuages sur l'habitabilité se terminent (ils ont examiné les séquences solaires principales des classes spectrales F, G, K et M). Cela ressemble à Gaia est l'ami de Boucle d'or; cependant, «l’effet de serre du nuage de haut niveau dépend en revanche des températures de la basse atmosphère, qui sont à leur tour une conséquence indirecte des différents types d’étoiles centrales», conclut l’équipe (rappelez-vous La température globale de la Terre dépend à la fois de l'albédo et des effets de serre). Alors, le message à retenir? «Les planètes avec des nuages semblables à la Terre dans leurs atmosphères peuvent être situées plus près de l'étoile centrale ou plus loin que les planètes avec des atmosphères de ciel clair. Le changement de distance dépend du type de nuage. En général, les nuages de bas niveau entraînent une diminution de la distance en raison de leur effet albédo, tandis que les nuages de haut niveau entraînent une augmentation de la distance. »
«Juste à droite» est difficile à cerner.
* auteur principal; Kristen Manou de l'Université de Princeton et Caleb Scharf de l'Université de Colombie sont les co-auteurs («Habitable Climates: The Influence of Obliquity», The Astrophysical Journal, Volume 691, Issue 1, pp. 596-610 (2009); arXiv: 0807.4180 est la préimpression )
** auteur principal; Fenghui Zhang, Xianfei Zhang et Zhanwen Han, tous également à l'Observatoire du Yunnan, sont les co-auteurs («Zones habitables et zones habitables UV autour des étoiles hôtes», Astrophysique et science spatiale, Volume 325, Numéro 1, pp. 25- 30 (2010))
*** «Nuages dans les atmosphères des planètes extrasolaires. I. Effets climatiques des nuages multicouches pour les planètes semblables à la Terre et implications pour les zones habitables », Kitzmann et al., Accepté pour publication dans Astronomy & Astrophysics (2010); arXiv: 1002.2927 est la préimpression.
