Les étoiles les plus proches sont très loin et leurs planètes ne sont pas forcément habitables

Aujourd’hui je vais vous parler de nos étoiles les plus proches parce que ce sont les seules qu’on puisse raisonnablement espérer pouvoir atteindre un jour par des moyens astronautiques. Il serait évidemment passionnant de le faire pour trois raisons : la satisfaction pure de connaître et de comparer ; la possibilité d’étudier de près un éventuel processus de complexification géochimique vers la vie différent du nôtre ; enfin, permettre d’envisager la possibilité d’une installation de l’homme dans un autre système planétaire. Les deux dernières raisons peuvent être résumées par l’expression « rechercher une nouvelle-Terre ».

La seule préparation possible à cette progression astronautique dans l’espace, qui viendra bien sûr avec la progression de nos technologies dans ce domaine et d’autres (support vie!), est évidemment d’utiliser nos moyens astronomiques et astrophysiques. Il vaudra mieux, en effet, bien choisir sa destination avant de partir car le voyage sera très long, à l’extrême limite de nos possibilités humaines.

Le cadre

Une trentaine de systèmes stellaires se trouvent dans le rayon d’une douzaine d’années-lumière (AL) de notre Soleil. Cette distance est à comparer aux quelques 100.000 AL de diamètre de notre galaxie. Ces systèmes proches ne sont pas pour autant facilement accessibles par des moyens astronautiques. Disons qu’avec les plus rapides, dont nous ne disposons pas encore mais qu’on peut imaginer*, ce sont les seuls que nous pourrions physiquement atteindre sur une durée compatible avec celle d’une vie humaine. Cependant, à première vue, l’espoir de trouver parmi eux une nouvelle-Terre s’annonce extrêmement ténu.

*Propulsion photonique, propulsion nucléaire, que je ne développerai pas ici.

Le fait est que parmi les étoiles des trente-trois systèmes stellaires concernés, vingt-six sont des « naines-rouges », comme le sont 80% des étoiles de l’Univers actuel ; deux, Sirius A (type spectral « A0 ») et Procyon A (type « F5 ») sont des « étoiles blanches de la séquence principale » accompagnées d’une partenaire « naine-blanche » ; quatre, Alpha Centauri B, 61 Cigni A et B, Epsilon Indi, sont des « naines-orangées » (type « K ») ; trois seulement, Alpha Centauri A, Epsilon Eridani et Tau Ceti sont des « naines-jaunes », donc de type solaire (« G »).

Il faut, à mon avis, pour avoir quelques chances de trouver une nouvelle-Terre, privilégier les naines-jaunes et les naines-orangées, évoluant seules, sans compagne. Je vous donne ci-après les raisons d’exclure en premier lieu les étoiles d’un autre type spectral.

Naines-rouges

Voyons d’abord le cas des naines-rouges (de 0,07 à 0,5 masses solaires, « MS »).

Il n’est pas exclu que nous trouvions de nombreuses planètes telluriques (rocheuses) dans la « zone habitable » des 26 étoiles mentionnées de cette catégorie. En fait nous en avons déjà trouvé plusieurs, la plus facile d’accès étant Proxima-Centauri-b qui orbite autour de Proxima-Centauri (4,24 UA), l’étoile actuellement la plus proche du système solaire. Cependant nous devons ne pas nous hâter d’en tirer des conclusions erronées. Cette « habitabilité » qui n’est fondée que sur une température qui permettrait à l’eau d’être liquide est un leurre pour deux raisons.

La première c’est que la combustion interne (fusion hydrogène => deutérium) des naines-rouges est erratique. Leurs tâches solaires peuvent atténuer la lumière émise jusqu’à 40% pendant plusieurs mois et, à d’autres périodes, des éruptions gigantesques, proportionnellement à leur diamètre, peuvent doubler leur luminosité en quelques minutes.

La seconde c’est qu’en raison de la faiblesse relative du rayonnement d’une naine-rouge, la zone habitable est très proche de l’astre, si proche que, par effet de marée, la planète qui pourrait s’y trouver serait bloquée dans sa rotation, présentant toujours la même face à l’étoile. Les conséquences me semblent tout à fait incompatibles avec une véritable habitabilité. D’abord le flux radiatif extrêmement fort tout en étant irrégulier risque d’empêcher toute évolution suffisamment longue d’organismes en surface. Ensuite l’absence totale de fluctuation des marées, d’alternances périodiques de luminosité et même de déplacements d’ombre et de lumière est une particularité très différente de notre environnement terrestre dont il est difficile d’apprécier les conséquences mais qui me semble peu favorable à une vie native ou “importée”. Les seuls mouvements à la surface de ces planètes pourraient être (1) un mouvement de convection dans l’atmosphère provoqué par l’existence d’un pôle froid (l’atmosphère au-dessus de la face froide) et d’un pôle chaud (l’atmosphère d’autant plus chaude qu’elle se trouve à la verticale du rayonnement de l’étoile), donc certainement du vent ; (2) les mouvements liés à la gravité (évaporation, pluie, écoulement de l’eau) ; (3) de temps en temps un cataclysme radiatif lié à une éruption de type “white-light-flare”, riche en rayons X, de l’étoile*.

*NB: tout récemment, il a été constaté sur un très petit échantillon, que ces éruptions proviendraient des hautes latitudes (à partir de 50°) de l’étoile et non de l’équateur, ce qui limiterait les risques pour les planètes orbitant dans ce plan. Cette particularité reste à confirmer. 

Il me semble difficile qu’une vie indigène puisse émerger ou que des hommes puissent s’installer dans ces conditions.

Etoiles blanches de la séquence principale

Les deux étoiles blanches de la séquence principale dans le voisinage considéré, que sont Sirius A (type A0, riche en métaux, masse 2,12 MS) et Procyon A (naine jaune-blanche de type F5, masse 1,5 MS) sont deux astres plus actifs/chauds que le Soleil. De ce fait elles sont sur une trajectoire de vie aujourd’hui courte (estimée à environ 750 millions d’années pour Sirius A et entre 10 et 100 millions pour Procyion A. Cette dernière était auparavant une étoile de type solaire mais elle est aujourd’hui en fin de vie car elle a épuisé son hydrogène). Une courte durée de vie stellaire, comme celle de Sirius A qui au total ne sera pas supérieure à 1 milliard, est, au niveau planétaire, probablement rédhibitoire pour une évolution suffisante pour procurer un socle hospitalier pour des explorateurs. Il n’en est pas de même pour Procyon A qui existe sans doute depuis quelques petits milliards d’années mais la fin de vie d’une étoile ne semble pas propice, du fait de sa violence, à une installation humaine (perspective de transformation prochaine en géante-rouge).

Par ailleurs toutes les deux ont des compagnes naines-blanches qui sont les restes de géantes-rouges ayant explosé, événement qui a dû avoir des conséquences catastrophiques pour toutes planètes se trouvant à proximité et d’abord celles orbitant autour de leur compagne. Or ici les distances sont courtes : entre Procyon A et Procyon B, de 9 à 21 UA, entre Sirius A et Sirius B, de 8 à 31 UA (Neptune évolue à 30 UA du Soleil). Du fait de cette proximité, il y a également peu de chance que des planètes de type terrestre aient pu se former entre les deux et donc que nous puissions nous y poser (imaginez les forces d’attractions gravitationnelles contradictoires exercées par deux étoiles si proches sur la matière entre elles !). Ce serait éventuellement des planètes très massives au plus près de l’étoile (sujet qui sera traité la semaine prochaine).

Etoiles géantes

Si les étoiles-blanches un peu plus massives que le Soleil ne peuvent conduire à maturité des planètes de type terrestre, il est presque inutile de dire que les étoiles encore plus massives (au-delà de 8 masses solaires) et donc de durée de vie beaucoup plus courte, pourraient les accompagner plus loin. Rappelons-nous que sur Terre l’éon Hadéen (prédécesseur de l’Archéen) a duré plusieurs centaines de millions d’années, bien au-delà de la durée de vie de ces géantes. Dans l’environnement hadéen, une planète qui aurait le potentiel de devenir terrestre, évoluerait dans un environnement proprement invivable (sol extrêmement chaud et instable, atmosphère très épaisse et irrespirable, averses d’astéroïdes…). Ce pourrait être une « future-Terre-sans-futur », non une « nouvelle-Terre ».

Je vous parlerai la semaine prochaine des conditions nécessaires pour que, avec le même objectif, celui de trouver de nouvelles-Terres, nous puissions nous intéresser à nos voisines de type solaire.

Illustration de titre : Les systèmes stellaires voisins, limités à une sphère de 12,5 années-lumière. Extrait de « The Atlas of the Universe » par Richard Powell. Lien: http://atunivers.free.fr/12lys.html

D’autres cartes tout aussi instructives sont sur le site. Traduction en Français par Norbert Rumiano.

à lire:

Giant white-light flares on fully convective stars, occur at high latitudes, par Ekaterina Ilin et al. in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford), 05/08/2021

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 21 08 06

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.

13 réponses à “Les étoiles les plus proches sont très loin et leurs planètes ne sont pas forcément habitables

  1. Très intéressant, mais la perspective de trouver éventuellement une “nouvelle Terre” et aller s’y établir me paraît TRES lointaine, voire pour toujours illusoire. Il suffit de faire quelques calculs d’ordre de grandeur des quantités d’énergie, des puissances et des masses nécessaires pour transporter un nombre important d’humains vers ces systèmes à des vitesses proches de vitesse relativistes pour constater que c’est pratiquement irréalisable quelles que soient les techniques futuristes envisagées.

    1. J’ai bien conscience que dans l’état actuel de nos connaissances, on ne peut entrer dans la discussion de la faisabilité de ces voyages (c’est pour cela que j’ai mis de côté la réflexion sur ce sujet). Ce que je veux souligner c’est que je pense que notre espace le plus proche offre très peu de possibilités de nouvelle(s)-terre(s) contrairement à ceux qui en voit partout.
      Mais sans entrer dans les détails, même s’il s’avère qu’on ne peut aller aussi loin que 12 AL, je pense qu’on pourra un jour aller (soi-même ou par robot(s) interposé(s)) dans le système d’Alpha Centauri qui, à 4,3 AL du Soleil, n’est pas si loin. Dans cet esprit, il est bon d’explorer par l’observation distante pour répondre à nos interrogations.
      Avant l’éventuel voyage, habité ou robotique, il y aura de plus en plus d’observations astrophysiques et c’est bien entendu cela qu’il faut privilégier aujourd’hui puisque la force de nos télescopes nous permet de le faire de mieux en mieux.

      1. Entièrement d’accord. Et je trouve très bien aussi de “remettre l’église au milieu du village” pour ceux qui croient un peu vite que des “planètes de rechange” nous attendent dans un avenir prévisible. Entre ceux qui pensent que tout est possible et ceux qui pensent que rien n’est possible, il me paraît sage de garder un juste milieu. Dans un avenir prévisible toujours, on peut envisager plus ou moins d’explorer notre propre système stellaire en utilisant des fusées à propulsion nucléaire (de fission, car de fusion c’est encore une autre histoire). Aller physiquement au-delà (c’est autre chose pour des missions robotiques d’un type ou d’un autre) me semble totalement irréaliste dans l’état actuel de nos connaissances, et ce n’est pas demain que cela va changer, probablement même pas après-demain!

    2. 18 août 2021, LE TEMPS : La dernière expérience en FUSION NUCLÉAIRE par lasers et confinement donne 8 fois plus d’énergie qu’avant.

      Trois lois de Clarke
      L’auteur de science-fiction Arthur C. Clarke a formulé les trois lois suivantes :
      « Quand un savant reconnu mais vieillissant estime que quelque chose est possible, il a presque certainement raison ; mais lorsqu’il déclare que quelque chose est impossible, il a très probablement tort. »
      « La seule façon de découvrir les limites du possible, c’est de s’aventurer un peu au-delà, dans l’impossible. »
      « Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie. »
      Gregory Benford a par la suite énoncé la contraposée de la Troisième Loi de Clarke : « N’importe quelle technologie discernable de la magie est insuffisamment avancée. »
      Karl Schroeder a lui aussi proposé un corollaire : ” Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la nature “

  2. Comme je le dis souvent l’homme est fait pour vivre sur Terre ! On peut bien sûr rêver mais trouver une autre planète ayant exactement les mêmes caractéristiques ne semble pas évident.
    Et puis il y a la distance et surtout qu’en matière de vitesse nous sommes vraiment pas au top !

    1. C’est pour cela que Mars présente beaucoup d’avantages. Il ne sera pas facile d’atteindre une autre Terre qui présente autant des qualités nécessaires pour que nous puissions nous y installer “un jour”.
      L’homme est d’abord fait pour vivre sur Terre mais cela n’exclut pas a priori qu’il puisse vivre ailleurs et les probabilités qu’il puisse, pour commencer, vivre sur Mars sont très sérieuses.

    2. @ Jacques Latini: “l’homme est fait pour vivre sur Terre”, … en fait, si on le considère ainsi, sur une petite portion de cette Terre seulement. C’est bien grâce à des “aides technologiques” issues de son cerveau que notre espèce a réussi à occuper une bonne partie des terres émergées (essayez de vivre “comme la nature vous a mis au monde” dans la plupart des régions du globe!) alors que nous n’étions adaptés qu’à la savane africaine, et encore.
      Vivre sur Mars demandera certes un effort technologique un peu plus grand et difficile, mais pas fondamentalement différent: on vivra la plupart du temps dans des enceintes fermées (ce que l’on fait aussi ici bas), on devra “s’habiller” pour sortir (ce que l’on fait aussi ici bas, pensez aux lourds accoutrements nécessaires dans les régions septentrionales). Encore une fois, vivre sur Mars est juste à un échelon au-dessus, mais tout-à-fait à notre portée aujourd’hui.

      1. Sur Terre, il suffit de revêtir des peaux de bêtes pour survivre aux climats plus froids, ce que les Néandertaliens réussissaient déjà à faire !!!
        Pas de comparaison possible avec Mars où rien ne peut vivre …
        Il faudra y construire des abris étanches pour maintenir une pression d’air vitale et cela exige déjà une infrastructure lourde et complexe où les “habitants” devront passer la plupart de leur journée pour éviter les rayons cosmiques mortels …
        Quelle perspective paradisiaque !
        Aucune simulation sur Terre n’a dépassé une année et quelques mois … et cela en sachant qu’en cas de problème, il suffisait d’ouvrir une porte …
        M. Haldi est à des années lumière de la réalité !

        1. @Hubert Giot: Juste une petite remarque en passant, on a quand même fait certains progrès depuis les Néandertaliens 🙂 ! En effet, j’ai aussi quelque peine à imaginer ces derniers aller s’établir sur Mars, mais pour les Homo sapiens du XXIème siècle c’est un peu différent ! Et si je suis “à des années lumières de la réalité”, alors je suis en bonne compagnie quand on pense au nombre de personnes qui actuellement travaillent à rendre le voyage vers la planète rouge possible dans un délai rapproché. Tous des rêveurs ou des illuminés?! Vous me faites penser à cet “expert” en astronautique français qui écrivait dans une revue spécialisée à peine un an avant Apollo XI, “démonstration” détaillée à l’appui, que le programme Apollo était une aberration et que jamais il ne serait possible à des astronautes d’aller fouler le sol de notre satellite naturel!

  3. Pour ceux que les diverses initiatives imaginées de missions interstellaires intéressent, voici une liste de projets qui complètent le projet “Breakthrough Starshot” dont il a déjà été fait mention ici :
    https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot#See_also

    “Breakthrough Starshot” étant l’une des cinq activités prévues dans le programme “Breakthrough Initiatives” :
    https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Initiatives

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