La Zone Circumstellaire Habitable, unique foyer de vie possible

Perdu au sein de l’anneau de la Zone Galactique Habitable (« GHZ »), notre Soleil, un centre d’énergie parmi des milliards d’autres, « donne le souffle de vie à toutes ses créations dès le jour de leur naissance » (comme le disait déjà Akhenaton, 1750 ans avant JC). Poussières d’étoiles géantes mortes il y a environ 5 milliards d’années, condensées dans notre planète Terre, nous sommes effectivement les fruits de cette dernière fertilisée par les rayons bienveillants de notre étoile vivante, le Soleil.

Nous sommes donc situés dans cette zone heureuse, à la métallicité satisfaisante, ni trop faible, ni trop forte, à bonne distance d’une étoile de taille moyenne et donc de longue durée de vie, et suffisamment puissante pour nous donner suffisamment d’énergie (quelques 1400 W/m2) à une bonne distance, suffisamment loin pour nous éviter de trop souffrir de ses tempêtes mais suffisamment proches pour en recevoir suffisamment d’énergie tout en étant suffisamment protégés des radiations galactiques. Pour autant il ne faut pas croire que toutes les étoiles que nous voyons dans le ciel et qui partagent leur « résidence » avec nous dans cette GHZ, sont des dispensatrices effectives de vie, ni que toutes les planètes qui orbitent autour de ces soleils sont des terres comme la nôtre.

Les étoiles se distinguent avant tout par leur masse qui détermine essentiellement leur luminosité et aussi la durée de leur vie mais elles se distinguent aussi par la composition de leur matière (outre l’hydrogène et l’hélium largement dominants). Les étoiles les plus massives sont des donneuses de vie puisque c’est en leur sein que se forment les éléments de numéro atomique élevé (« Z », « métalliques ») mais elles vivent d’autant moins longtemps qu’elles sont plus massives. Ce sont aussi des donneuses de mort puisqu’elles achèvent leur courte vie dans une explosion finale extrêmement énergétique (supernova). Une métallicité élevée (celle du Soleil est « moyenne », à 2%) signifie une température moins élevée et une lumière moins forte. Une métallicité trop faible n’est pas favorable à la formation de planète mais il ne faut pas croire qu’une métallicité trop élevée soit plus favorable à la vie. En effet une étude des populations de systèmes extrasolaires, montre que les étoiles à métallicité élevée favorisent l’existence de Jupiter chauds (proches de leur étoile, après migration depuis la zone de leur formation dans le disque protoplanétaire). Or ces planètes géantes ont évidemment balayé toute matière à proximité de leur étoile et notamment dans la zone habitable (Zone Circumstellaire Habitable ou « CHZ »), c’est-à-dire la zone où l’énergie diffusée par l’étoile est suffisamment forte pour que la température permette la présence d’eau liquide en surface.

Maintenant nous ne sommes pas très sûrs de l’identité réelle de notre système solaire. Nous ne doutons pas de sa métallicité mais l’on peut se demander si le confinement de notre Jupiter sur l’orbite relativement lointaine où elle circule aujourd’hui ne résulte pas d’une histoire tout à fait particulière qui a évité que notre propre matière (comme celle de Mars, de Vénus et de Mercure) ne soit accrétée par notre géante gazeuse. En effet, selon la théorie (et la modélisation informatique) d’Alessandro Morbidelli (Observatoire de la Côte d’Azur), nous ne devrions notre salut qu’à l’évolution de Saturne dans le sillage de Jupiter. Au début de l’histoire du système solaire, cette dernière, comme d’autres jupiters chauds, aurait amorcé sa descente vers le Soleil avant même que les planètes telluriques soient formées, et elle aurait effectivement « dévoré » la matière se trouvant dans la zone de ce qui est aujourd’hui la Ceinture d’Astéroïdes, puis commencé à “grignoter” celle qui allait constituer la planète Mars. Mais Saturne qui avait commencé son accrétion plus loin, suivait petit à petit sa grande sœur dans son cheminement vers le Soleil et à un moment donné, elles se trouvèrent dans une configuration particulière (une « résonance ») qui les rendit solidaires en termes de gravité, entre elles-mêmes et vis-à-vis du soleil. Le couple ainsi formé fut contraint, de ce fait même, de rebrousser chemin vers l’extérieur du système. L’inertie de leur mouvement de retour les conduisit au-delà de leurs orbites d’origine. La matière qui occupait ce qui allait devenir les planètes telluriques pu ainsi survivre indépendamment et s’organiser en centres de gravité distincts.

Le plus extraordinaire c’est que ce retour des Géantes vers l’extérieur du Système aurait fait s’éloigner Uranus et Neptune de leurs orbites d’origine et qu’elles auraient à leur tour déstabilisé les milliards de petits corps glacés qui plus tard formeraient la Ceinture de Kuiper. Cette déstabilisation conduisant à la chute vers le Soleil de ces petits corps, aurait permis le retour de l’eau dans la zone des planètes telluriques qui se formaient dans un milieu originellement sec (en deçà de la limite de glace) du fait de la puissance énergétique du jeune Soleil.

Nous en sommes là. Il y a certainement des CHZ autour de nos voisines de type solaire mais il n’y a peut-être pas de planète rocheuse dans ces zones…à moins que des lunes rocheuses du genre Pandora tournent autour de géantes gazeuses de type Polyphème, et que ces lunes connaissent également l’eau liquide en surface parce qu’elles ont été formées au-delà de la limite de glace de leur étoile. La science-fiction s’avérerait alors précurseur de la science dure pour pressentir la Réalité…Mais nous ne connaissons pas suffisamment le système d’Alpha Centauri pour même savoir s’il possède une Polyphème !

Je parlerai la semaine prochaine de la CHZ de notre propre système.

Image à la Une: le Grand Rebroussement de Jupiter et de Saturne (“Grand Tack”) selon la théorie d’Alessandro Morbidelli. Les proto-Jupiter et proto-Saturne descendent vers le Soleil jusqu’à la hauteur de Mars; elles entrent en résonance 3:2 (soit 3 parcours d’orbite par Jupiter pour 2 par Saturne); du fait de cette relation, le couple repart vers l’extérieur du système et chasse Neptune et Uranus très loin dans la future Ceinture de Kuiper (Neptune plus proche de Saturne à l’origine, étant éjectée au delà d’Uranus). Les planétoïdes qui formeront les planètes rocheuses dont la Terre (à la gauche de l’image), sont “sauvés” de l’absorption par Jupiter; la future Mars ne dispose plus que d’une masse très inférieure à celle de la Terre et de Vénus (distances en Unité Astronomique “UA”). Le processus a pu prendre 600.000 ans. Image, crédit Bucky Harris (Back Alley Astonomy), modifiée par Pierre Brisson.

Image ci-dessous: diagramme de Hertzprung -Russel montrant la distribution des étoiles en fonction de leur température de surface (c’est à dire essentiellement de leur masse). La fourchette de 0,5 à 2 masses solaires n’occupe qu’une petite partie du diagramme (les étoiles jaunes et blanches, entre le haut des étoiles rouges et le bas des étoiles bleues; le soleil est au milieu de ce segment).

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Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

5 réponses à “La Zone Circumstellaire Habitable, unique foyer de vie possible

  1. Fabuleuses explications!! Quelle chance et quels enchaînements incroyables pour que je sois en ce moment en train de vous écrire ce commentaire… Merci de l’avoir expliqué avec autant de limpidité!!

        1. Passion parallèle de toute une vie!
          Mais l’économie est aussi une science d’observation de la réalité et de déduction à partir d’éléments complexes.

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