Les modèles de la science fiction et l'avenir de l'homme dans l'espace

Dans la science-fiction, on trouve un domaine très théorique mais qui l'est de moins en moins, les exoplanètes. En effet, l'homme s'intéresse de plus en plus à la recherche d'une seconde "Terre", d'un côté pour la science, de l'autre pour pouvoir trouver une alternative aux problèmes de la Terre. Reprenons l'exemple d'Interstellar. Dans le film, les conditions de vie sur Terre sont devenues difficiles, la population mondiale manque de nourriture, une situation très proche de la réalité lorsqu'on sait que d'ici 2050, il sera très difficile de se nourrir en viande et donc en protéines. Seule solution imaginée ici, trouver une autre planète habitable pour l'espèce humaine. Dans le film, une équipe a donc pour mission d'aller sur des planètes potentiellement habitables.

 

Mais est-il possible de trouver des exoplanètes comme la Terre ? Existe-t-il des conditions ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour commencer, nous allons différencier une planète d'une exoplanète. D’un point de vue astronomique, on appelle "planète" les corps célestes qui tournent autour de notre étoile, le Soleil. Autrement dit, ce sont les planètes de notre système solaire, la Voie Lactée.

Comme on peut donc l’imaginer, les exoplanètes sont donc les planètes qui n’appartiennent pas à notre système solaire et qui orbitent autour d’une étoile autre que le Soleil.

 

Parmi toutes ces planètes, on peut distinguer deux types de planètes :

• les géantes gazeuses, planètes massives mais peu denses composées à l’essentiel d’hydrogène (H), d’hélium (He), d’eau (H2O), d’ammoniac (NH3) et de trace de méthane (CH4). Par exemple Jupiter.

• les planètes telluriques, ayant une densité élevée, une rotation lente, une surface solide et un noyau non gazeux. Elles sont composées principalement de roches et de métaux.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour l’instant, il est impossible de vivre sur une planète gazeuse car l’intensité de sa gravité est beaucoup plus grande que sur Terre et elle n’a pas de surface solide. Nous pouvons donc oublier cette hypothèse : l’avenir de l’Homme ne sera pas de coloniser des géantes gazeuses. En revanche, il serait possible de vivre sur une planète tellurique mais elle doit respecter certaines conditions de lieu, de masse,...

 

 

 

Condition n°1 : La masse de l'étoile

 

Les étoiles géantes qui émettent de la lumière ont une longévité inférieure à 1 milliard d'années. Elles meurent donc avant que des formes de vie intelligente puissent se développer. Par exemple, sur Terre, les toutes premières formes de vie ont commencé à se développer qu’un milliard d’années après sa formation. Si l’étoile ne vit donc qu’un milliard d’années, l’évolution sera stoppée aux prémices des premières espèces vivantes. De même, pour les étoiles de masse 10 fois inférieure au Soleil, elles ne vont pas réussir à démarrer le processus de fusion thermonucléaire qui fait la différence entre une étoile et une planète. Les étoiles moyennes comme le Soleil sont donc les plus favorables.

 

 

 

Condition n°2 : La masse de la planète ou exoplanète

 

Une planète tellurique devra tout d'abord posséder obligatoirement une surface solide pour que l'on puisse y poser le pied. Trouver une planète/exoplanète qui soit tellurique afin de pouvoir y vivre n'est pas suffisant ! Ces planètes doivent également respecter certaines variables.

La masse de la planète devra être assez importante. La gravité qui dépend de la masse de la planète permet de retenir les molécules sous forme gazeuse et de créer ainsi une atmosphère viable à la vie (dioxygène, dioxyde de carbone, azote,...).

Si la planète est trop massive, elle retient intégralement les gaz les plus légers comme l'hydrogène et l'hélium, ce qui crée une atmosphère à base de méthane ou d'ammoniac. Par exemple, comme sur Jupiter, Saturne, Uranus ou encore Neptune.

Si la planète n'est pas assez massive, elle laisse s'échapper l'hydrogène mais aussi les gaz plus lourds indispensables à la vie comme l'oxygène, ainsi que l'eau qui va s'évaporer dans l'espace. Ces planètes étant dépourvues d'atmosphère sont exposées en permanence aux dangers de l'espace. Elles n'ont aucune protection contre la radioactivité solaire, les ultra-violets ou les bombardements des météorites. Mercure est l'exemple même de ce type de planète.

A noter aussi que sur une planète 4 fois plus grande, tout est 4 fois plus lourd ! Imaginez : vous pesez 80 kilos ici, et 240 kilos là-bas…

 

 

 

Condition n°3 : La distance entre l'étoile et l'exoplanète

 

La distance entre la planète et l'étoile est également une des conditions majeures. En effet, si la distance les séparant est trop élevée, la planète recevra peut de rayonnement, la température au sol sera donc négative. Si la distance est trop faible, la température au sol sera bien trop élevée. Il faut donc que la planète se trouve dans une certaine zone où la température au sol permet le développement d'une vie humaine. Cette zone s'appelle la zone d'habitabilité. Autour d’une étoile, cette zone, aussi dénommée "ZH", a été définie par Hart en 1979 comme la région dans laquelle de l’eau peut exister à l’état liquide à la surface d’une exoplanète. Ou autrement dit, il s’agit d'une région circumstellaire (circulaire au tour de l'étoile) où la température moyenne de la surface de l'exoplanète est supérieure à 0 °C mais aussi suffisamment basse pour que l'eau de la planète reste à l'état liquide. En effet, si la température est trop élevée, l'eau passe à l'état gazeux. Les océans vont chauffer et l'eau va s’évaporer (passage à l'état gazeux). D'autre part, la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre qui aura pour conséquence de réchauffer à son tour la surface de la planète, engendrant ainsi un emballement amenant à la mise en ébullition des océans. Conclusion : un scénario catastrophe !

Dans l'autre cas, si la température est trop basse, la planète deviendra solide. Il y aura alors plus de neige et de glace. Or la neige et la glace réfléchissent le rayonnement solaire beaucoup mieux que le sol nu. La chaleur réfléchie n’est plus absorbée par le sol et se perd, amenant de très grands froids. Et plus il fait froid, plus il va y avoir de neige et moins la chaleur du rayonnement solaire sera retenue, ce qui engendrera un emballement amenant au gel des océans. Encore un scénario catastrophe a évité ! Ces observations ne doivent cependant pas cacher le fait que, si la température de surface d’une planète dépend des caractéristiques de l'énergie lumineuse produite par l'étoile hôte de la distance à l'étoile, elle dépend également des propriétés radiatives de son atmosphère ou de sa surface, ce qui nous amène à aborder notre quatrième condition.

Il faut également tenir compte de la stabilité de l'orbite de l'exoplanète et de son excentricité. En effet, ces paramètres pourraient faire en sorte que l'orbite de l'exoplanète ne soit pas toujours complètement situé dans la zone d'habitabilité, ce qui serait dérangeant. Dans le cas de naines rouges, une complication s'ajoute : la ZH est si proche de l'étoile que la rotation synchrone de l'exoplanète peut s'établir. La planète montre alors toujours la même face à l'étoile. On ne pourrait donc y vivre que d'un côté, sur une face seulement de l'exoplanète...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Condition n°4 : La composition de l'exoplanète

 

 

 

La composition de la planète est le quatrième facteur important. En effet, l'eau, l'oxygène, le carbone et le fer font partie des éléments indispensables à la vie telle que nous la connaissons sur Terre, c'est-à-dire basée sur la chimie du carbone et de l'eau. Il faut donc pouvoir retrouver ces éléments sur une exoplanète, sans lesquels la vie serait impossible.

Trois de ces éléments sont les principales composantes de notre corps. Le premier élement est l’eau. L'eau représente 65% de notre poids. Ensuite, nous avons l’oxygène présent à 65% (en taux) dans notre corps que l'on trouve dans les fluides et les tissus (carbohydrates, protéines, graisses, ADN, ARN, eau corporelle, os). En troisième, le carbone avec un taux de 18% que l'on trouve un peu partout dans notre corps (carbohydrates, protéines, graisses, ADN, ARN). On peut également trouver de l’hydrogène (taux = 10%) et de l’azote (taux = 3%) dans les fluides et les tissus (carbohydrates, protéines, graisses, ADN, ARN, eau corporelle, os).

Le fer, quant à lui,représente une des ressources les plus abondantes sur Terre.

A prendre en compte également, les propriétés radiatives de son atmosphère ou de sa surface, en particulier l'effet de serre et de l'albédo de la planète. Il faut que le pouvoir réfléchissant d'une surface, soit le rapport de l'énergie lumineuse réfléchie à l'énergie lumineuse incidente, soit propice à la vie. Autrement dit, il ne faut pas que toutes les longueurs d'onde soient absorbées sans en réfléchir uneseule, ni qu'elles soient toutes réfléchies sans en absorber une seule. Il faut un juste milieu qui, de plus, permettrait de voir la lumière blanche.

Pour ce qui est de l'effet de serre, elle a une importance cruciale. Grâce à des gaz à effet de serre comme le gaz carbonique (CO2) ou le méthane (CH4) par exemple, une partie des rayonnements d'une étoile est conservée sur la planète au lieu d'être réfléchie dans l'espace. Cela a pour conséquence principale d'augmenter la température au sol. Sur Terre, sans elle, les températures seraient négatives (-200°C) et la vie serait impossible.

 

 

 

 

Ces quatre conditions sont donc une nécessité pour obtenir une exoplanète potentiellement habitable. L'avenir de l'homme sera peut-être un jour de vivre sur l'une de ces exoplanètes...