La lumière ultraviolette est ce que vous pourriez appeler un type de rayonnement controversé. D'une part, une surexposition peut entraîner des coups de soleil, un risque accru de cancer de la peau et des dommages à la vue et au système immunitaire d'une personne. D’autre part, il présente également d’énormes avantages pour la santé, notamment en favorisant le soulagement du stress et en stimulant la production naturelle de vitamine D, de sératonine et de mélanine par le corps.
Et selon une nouvelle étude d'une équipe de l'Université Harvard et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), le rayonnement ultraviolet pourrait même avoir joué un rôle essentiel dans l'émergence de la vie ici sur Terre. En tant que tel, déterminer la quantité de rayonnement UV produite par d'autres types d'étoiles pourrait être l'une des clés pour trouver des preuves de la vie des planètes qui les orbitent.
L'étude, intitulée «L'environnement UV de surface sur les planètes en orbite autour des naines M: implications pour la chimie prébiotique et la nécessité d'un suivi expérimental», a récemment paru dans Le journal astrophysique. Dirigée par Sukrit Ranjan, chercheur postdoctoral invité au CfA, l'équipe s'est concentrée sur les étoiles de type M (naine rouge) pour déterminer si cette classe d'étoiles produit suffisamment de rayonnement UV pour lancer les processus biologiques nécessaires à l'émergence de la vie.
Des études récentes ont indiqué que le rayonnement UV peut être nécessaire à la formation d'acide ribonucléique (ARN), qui est nécessaire à toutes les formes de vie telles que nous les connaissons. Et compte tenu de la vitesse à laquelle des planètes rocheuses ont été découvertes récemment autour d'étoiles naines rouges (dont Proxima b, LHS 1140b et les sept planètes du système TRAPPIST-1), la quantité de rayonnement UV que les naines rouges émettent pourrait être centrale pour déterminer l'habitabilité des exoplanètes.
Comme le Dr Ranjan l'a expliqué dans un communiqué de presse du CfA:
«Ce serait comme avoir un tas de bois et de bois d'allumage et vouloir allumer un feu, mais ne pas avoir d'allumette. Nos recherches montrent que la bonne quantité de lumière UV pourrait être l'une des allumettes qui donnent vie à ce que nous savons qu'elle s'enflamme. »
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a créé des modèles de transfert radiatif d'étoiles naines rouges. Ils ont ensuite cherché à déterminer si l'environnement UV sur les planètes prébiotiques Terre-analogiques qui les orbitaient serait suffisant pour stimuler les photoprocessus qui conduiraient à la formation d'ARN. À partir de cela, ils ont calculé que les planètes en orbite autour d'étoiles naines M auraient accès à 100 à 1 000 fois moins de rayonnement UV bioactif qu'une jeune Terre.
En conséquence, la chimie qui dépend de la lumière UV pour transformer les éléments chimiques et les conditions prébiotiques en organismes biologiques serait probablement arrêtée. Alternativement, l'équipe a estimé que même si cette chimie était capable de fonctionner sous un niveau de rayonnement UV diminué, elle fonctionnerait à un rythme beaucoup plus lent que sur Terre il y a des milliards d'années.
Comme l'a expliqué Robin Wordsworth - professeur adjoint à la Harvard School of Engineering and Applied Science et co-auteur de l'étude, ce n'est pas nécessairement une mauvaise nouvelle en ce qui concerne les questions d'habitabilité. "Il s'agit peut-être de trouver le bon endroit", a-t-il déclaré. "Il doit y avoir suffisamment de lumière ultraviolette pour déclencher la formation de la vie, mais pas tellement qu'elle érode et supprime l'atmosphère de la planète."
Des études antérieures ont montré que même les naines rouges calmes subissent des éruptions dramatiques qui bombardent périodiquement leurs planètes avec des éclats d'énergie UV. Bien que cela ait été considéré comme quelque chose de dangereux, qui pourrait dépouiller les planètes en orbite de leurs atmosphères et irradier la vie, il est possible que de telles éruptions puissent compenser les niveaux inférieurs d'UV qui sont produits régulièrement par l'étoile.
Cette nouvelle fait également suite à une étude qui a montré comment les planètes extérieures du système TRAPPIST-1 (y compris les trois situées dans sa zone habitable) pourraient encore avoir beaucoup d'eau de leurs surfaces. Ici aussi, la clé était le rayonnement UV, où l'équipe responsable de l'étude a surveillé les planètes TRAPPIST-1 pour détecter les signes de perte d'hydrogène de leur atmosphère (signe de photodissociation).
Cette recherche rappelle également une étude récente dirigée par le professeur Avi Loeb, directeur du département d'astronomie de l'Université de Harvard, directeur de l'Institut de théorie et de calcul, et également membre du CfA. Intitulé «Probabilité relative de la vie en fonction du temps cosmique», Loeb et son équipe ont conclu que les étoiles naines rouges sont les plus susceptibles de donner naissance à la vie en raison de leur faible masse et de leur longévité extrême.
Par rapport aux étoiles de masse supérieure qui ont une durée de vie plus courte, les étoiles naines rouges sont susceptibles de rester dans leur séquence principale aussi longtemps que six à douze trillions d'années. Par conséquent, les étoiles naines rouges seraient certainement assez longues pour accueillir même un taux d'évolution organique considérablement ralenti. À cet égard, cette dernière étude pourrait même être considérée comme une résolution possible pour le paradoxe de Fermi - Où sont tous les extraterrestres? Ils évoluent toujours!
Mais comme Dimitar Sasselov - le professeur Phillips d'astronomie à Harvard, le directeur de l'Initiative Origins of Life et co-auteur du document - l'a indiqué, il reste encore de nombreuses questions sans réponse:
«Nous avons encore beaucoup de travail à faire en laboratoire et ailleurs pour déterminer comment les facteurs, y compris les UV, jouent dans la question de la vie. En outre, nous devons déterminer si la vie peut se former à des niveaux d'UV beaucoup plus faibles que ceux que nous connaissons ici sur Terre. »
Comme toujours, les scientifiques sont obligés de travailler avec un cadre de référence limité lorsqu'il s'agit d'évaluer l'habitabilité d'autres planètes. À notre connaissance, la vie n'existe que sur la planète (c'est-à-dire la Terre), ce qui influence naturellement notre compréhension de l'endroit et des conditions de vie. Et malgré les recherches en cours, la question de savoir comment la vie a émergé sur Terre reste un mystère.
Si la vie devait être trouvée sur une planète en orbite autour d'une naine rouge, ou dans des environnements extrêmes que nous pensions être inhabitables, cela suggérerait que la vie peut émerger et évoluer dans des conditions très différentes de celles de la Terre. Dans les années à venir, les missions de prochaine génération comme le télescope spatial James Webb sont le télescope géant de Magellan devraient en savoir plus sur les étoiles lointaines et leurs systèmes de planètes.
Le résultat de cette recherche est susceptible d'inclure de nouveaux aperçus sur où la vie peut émerger et les conditions dans lesquelles elle peut prospérer.
