Une vue sur le prometteur système à 7 planètes TRAPPIST-1 et deux études sur son potentiel à héberger et à diffuser la vie

Votre Guru a réuni ici 3 récentes publications concernant le système d’étoile qui a fait la une de l’actualité le mois dernier, lorsque la NASA a annoncé la découverte d’un système à 7 planètes, appelé TRAPPIST-1, à seulement 39 années-lumière de notre Soleil. Le système est particulièrement intéressant, non seulement en raison de sa proximité avec notre planète, mais parce qu’il héberge 3 exoplanètes situées dans la zone habitable de leur étoile, où de l’eau à l’état liquide (et potentiellement la vie) pourrait être présente.

Ce système a été qualifié “d’analogue compact de notre système solaire”, car il est composé d’une grande famille de sept petits corps terrestres assez rapprochés et occupant des orbites relativement proches de leur étoile qui est une naine ultra-froide, plus jeune (donc plus fougueuse), moins chaude et plus pâle que notre Soleil.

Nous allons découvrir ici quelle image nous avons actuellement de l’étoile Trappist-1, si malgré son caractère destructeur elle a pu laisser la vie se développer sur les planètes qu’elle héberge et le potentiel qu’auraient celles-ci à se transmettre la vie.

Un premier aperçu pixélisé

La NASA vient de sortir les premières données brutes de l’observation de Trappist-1 par le télescope spatial Kepler. Alors que les pixels à peine animés dans l’image d’entête n’inspirent pas autant que les représentations artistique qui ont été faites du système, ce GIF de 11 par 11 pixels, de la naine ultra-froide à partir du 22 février motiveront, espérons-le, de futures recherches scientifiques.

Avec cette séquence présentant les légères fluctuations de la lumière de l’étoile alors que sa 7e planète passe devant, la NASA a publié toutes les données brutes, non calibrées des observations de TRAPPIST-1. Les données ont été recueillies sur 74 jours, du 15 décembre 2016 au 4 mars dans le cadre de la mission K2 en cours de Kepler. Le satellite a mesuré l’obscurcissement de l’étoile TRAPPIST-1 alors que ses 7 planètes de la taille de la Terre passaient devant elle, bloquant une partie de sa lumière (méthode du transit). C’est ce qui provoque le clignotement des pixels dans l’image d’entête.

Grâce aux observations de Kepler, les scientifiques espèrent préciser les périodes orbitales des planètes et la dynamique de leur étoile.

Selon le chercheur Geert Barentsen pour la mission K2 au Centre de recherche Ames de la NASA :

Les scientifiques et les amateurs du monde entier sont investis dans la connaissance de tout ce qui concerne ces mondes de la taille de la Terre. Fournir les données brutes K2 aussi rapidement que possible était une priorité pour donner aux enquêteurs un premier aperçu afin qu’ils puissent mieux définir leurs plans de recherche. Nous sommes ravis que cela permette également au public d’être témoin du processus de découverte.

Sur le site de la NASA : Light From An Ultra-Cool Neighbor.

Serait-ce une étoile un peu trop active pour laisser s’installer la vie ?

Trappist-1 est une naine rouge ultra-fraiche et nous apprenions encore récemment que ce type d’étoiles, qui représente 75% des milliards d’étoiles de notre galaxie, sont sensiblement moins chaudes que les étoiles semblables au soleil, qu’elles ont tendance à être plus actives, produisant de puissantes super éruptions stellaires, surtout lorsqu’elles sont jeunes. Le problème, c’est que cette activité, combiné avec le fait que les planètes l’entourant doivent en être plus proches pour pouvoir être au chaud et présenter de l’eau à l’état liquide, pourrait annihiler leur atmosphère et les rendre stériles façon Mars à l’heure actuelle. C’est ainsi que nos espoirs sur le fait de trouver de la vie sur une planète orbitant la plus proche étoile du Soleil, Proxima Centauri, en ont pris un coup.

Image ci-dessus : représentation des 7 planètes telles qu’observées à partir d’un très puissant télescope qui n’existe pas encore depuis la Terre. (NASA/JPL-Caltech)

Mais rassurez-vous, des chercheurs qui étudient les émissions spectrales de TRAPPIST-1 ont trouvé des preuves que l’étoile serait encore assez jeune pour ne pas avoir eu le temps d’affecter leurs atmosphères, signifiant que nous pouvons encore rêver un peu d’une vie sur ces mondes lointains.

Les astronomes de l’Observatoire de l’Université de Genève ont comparé les deux types de rayonnement émis par l’étoile naine ultra-fraiche TRAPPIST-1 et ont conclu qu’elle ne semble pas être “extrêmement ancienne”.

L’année dernière, alors que l’on avait, à l’époque, seulement repéré que 3 planètes dans ce système, les astronomes ont suggéré par leur calcul que les planètes internes auraient pu perdre jusqu’à 15 océans de la Terre dû à cet effet de “lessivage solaire” au cours de leur vie. Bien sûr, cela dépendait de ce que signifiait “durée de vie”.

Dans la nouvelle étude, les astronomes ont comparé deux types de rayonnement émis par l’étoile naine : les rayons X émis par la couronne de l’étoile et la lumière ultraviolette appelée rayonnement Lyman-alpha, qui provient des atomes d’hydrogène de la couche de la chromosphère juste sous la couronne.

Il semble que TRAPPIST-1 émet moins de la moitié de rayonnement Lyman-alpha que Proxima Centauri, ce qui était à prévoir comme c’est une étoile plus froide.

Mais les deux étoiles émettent à peu près la même quantité de rayons X ce qui, en tout état de cause, est un peu bizarre, puisque les radiations des rayons X et des ultraviolets pour cette catégorie d’étoile diminuent avec le temps, les rayons X se dissipant beaucoup plus rapidement.

Selon les chercheurs :

Le fait que TRAPPIST-1 émet près de trois fois moins de flux dans la série Lyman-alpha que dans les rayons X suggère qu’elle est encore relativement jeune.

Il semble que “relativement jeune” pourrait signifier environ un demi-milliard d’années.

Le fait qu’elle tourne assez rapidement ajoute également du poids à la conclusion que ce n’est pas une très vieille étoile. Pourtant, cela signifie également que les émissions de rayons X ont été plus fortes dans le passé, car elles ont diminué avec le temps.

Puisqu’il est prédit que les projections de rayonnement par l’étoile épuiseront les atmosphères des deux planètes internes dans 1 à 3 milliards d’années, et entre 5 et 22 milliards d’années pour dépouiller le reste de la famille, il pourrait encore y avoir de l’eau liquide sur ces exoplanètes si TRAPPIST-1 a un peu plus de 500 millions d’années.

De l’espoir réside aussi dans le fait que l’espacement des planètes indique la possibilité qu’elles aient migré à proximité de leur soleil en partant de plus loin dans ce système, les soumettant moins longtemps aux rafales intenses de rayonnement.

Selon  le chercheur Vincent Bourrier :

Si elles ont migré à l’intérieur d’un disque, les échelles de temps typiques sont d’environ 100 millions d’années, mais cela peut ne pas être valable pour un système comme TRAPPIST-1.

L’étude publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics : (PDF) Reconnaissance of the TRAPPIST-1 exoplanet system in the Lyman-alpha.

La proximité des planètes du système Trappist-1 propice à la diffusion de la vie

Les chances de vie se propageant entre les 7 mondes du nouveau système TRAPPIST-1 sont jusqu’à 1000 fois plus grandes que dans notre propre système solaire. C’est la conclusion d’une nouvelle analyse publiée le 2 mars.

L’idée que des organismes simples pourraient accidentellement se déplacer entre les planètes est connue sous le nom de panspermie.

Selon le physicien et auteur principal Manasvi Lingam de l’université de Harvard à Cambridge, Massachusetts :

Imaginez qu’une planète a la vie, et alors vous avez un impact de météorite ou d’astéroïde qui éjecte un peu de roche dans l’espace. Si ces roches sont capturées par une autre planète, elles pourraient engendrer la vie là-bas.

La panspermie a des origines anciennes, datant du philosophe grec Anaxagoras en 500 av. J.-C., qui croyait que des “graines de vie” cosmiques auraient transporté des organismes sur la Terre. Le premier traitement scientifique détaillé de cette théorie est apparu en 1908, quand le chimiste suédois Svante Arrhenius a écrit un livre faisant valoir que des spores bactériennes pourraient avoir transité d’une planète à l’autre. Une version moderne de l’hypothèse a rapidement gagné en popularité en 1996, quand une météorite martienne trouvée dans l’Antarctique semblait porter des signes de fossiles microbiens, une revendication finalement rejetée par la plupart des chercheurs.

Comme votre Guru le précisait dans la description de la précédente étude, l’étoile TRAPPIST-1 est plus petite et plus faible que notre soleil, sa zone habitable englobe une région plus rapprochée, les trois planètes potentiellement habitables prennent seulement 6, 9 et 12 jours, respectivement, pour faire le tour de leur étoile. Les planètes sont également beaucoup plus proches les unes des autres. Par exemple, les deux planètes internes potentiellement habitables sont 30 fois plus proches que Vénus de la Terre, tandis que les deux plus lointaines sont 65 fois plus proches que la Terre de Mars.

Comparaison des orbites des planètes de TRAPPIST-1 avec les planètes du système solaire incluant les lunes de Jupiter. (IoA/ Amanda Smith)

Appliquant des modèles du domaine de l’écologie, les chercheurs présupposent que le transfert microbien est similaire aux espèces qui sautent d’une île à l’autre. Si les îles sont plus rapprochées, un plus grand nombre d’espèces pourraient s’y déplacer. Par conséquent, par analogie, il est possible que de nombreuses espèces aient pu passer d’une planète du système TRAPPIST-1 à une autre.

Selon Lingam :

Bien sûr, ce n’est qu’une analogie… Mais nous savons qu’une plus grande biodiversité dans n’importe quel écosystème implique également une plus grande stabilité. Si vous avez plus d’espèces transférées vers une nouvelle planète, il y a moins de chance qu’elles meurent.

Beaucoup d’inconnues demeurent, comme la durée à laquelle les microbes peuvent survivre dans l’espace, qu’ils soient ou non viables après avoir traversé une atmosphère et atterrir sur une surface, et si la planète d’accueil est assez semblable à ses planètes sœurs pour permettre aux organismes de s’épanouir. Le système TRAPPIST-1 est bien placé pour répondre à au moins certaines d’entre elles. Ses exoplanètes éclipsent leur étoile, ce qui signifie que les télescopes sur Terre peuvent capturer la lumière de l’étoile filtrée par la potentielle atmosphère de ses planètes. De telles observations pourraient révéler des signes de végétation (les plantes de la Terre absorbent préférentiellement la lumière rouge, par exemple) ou d’autres biosignature de molécules. Si les mondes de TRAPPIST-1 présentent des signaux similaires, cela pourrait signifier qu’une panspermie s’est produite.

Pour les astronomes, cette hypothèse sera vérifiable dans le futur avec l’arrivée du télescope spatial james-webb, prévu pour 2018 ou l’observatoire spatial, le Large UV/Optical/Infrared Surveyor (LUVOIR), prévu pour un lancement en 2030.

L’étude en prépublication sur ArXiv : Enhanced interplanetary panspermia in the TRAPPIST-1 system.