La planète extra-solaire connue sous le nom de Proxima b occupe une place spéciale dans l'esprit du public depuis son annonce en août 2016. En tant qu'exoplanète la plus proche de notre système solaire, sa découverte a soulevé des questions sur la possibilité de l'explorer dans l'avenir pas trop éloigné. Et encore plus alléchantes sont les questions relatives à son habitabilité potentielle.
Malgré de nombreuses études qui ont tenté d'indiquer si la planète pouvait convenir à la vie telle que nous la connaissons, rien de définitif n'a été produit. Heureusement, une équipe d'astrophysique de l'Université d'Exeter - avec l'aide d'experts en météorologie du Met Office du Royaume-Uni - a pris les premières mesures provisoires pour déterminer si Proxima b a un climat habitable.
Selon leur étude, publiée récemment dans la revue Astronomie et astrophysique, l'équipe a effectué une série de simulations à l'aide du modèle unifié Met Office Unified (UM) de pointe. Ce modèle numérique est utilisé depuis des décennies pour étudier l'atmosphère terrestre, avec des applications allant de la prévision météorologique aux effets du changement climatique.
Avec ce modèle, l'équipe a simulé le climat de Proxima b s'il avait une composition atmosphérique similaire à celle de la Terre. Ils ont également effectué des simulations sur ce que serait la planète si elle avait une atmosphère beaucoup plus simple - une atmosphère composée d'azote avec des traces de dioxyde de carbone. Enfin et surtout, ils ont tenu compte des variations de l’orbite de la planète.
Par exemple, étant donné la distance de la planète par rapport à son soleil - 0,05 UA (7,5 millions de km; 4,66 millions de mi) - il y a eu des questions sur les caractéristiques orbitales de la planète. D'une part, il pourrait être verrouillé par les marées, où un visage est constamment tourné vers Proxima Centauri. De l'autre, la planète pourrait être dans une résonance orbitale 3: 2 avec son soleil, où elle tourne trois fois sur son axe pour toutes les deux orbites (un peu comme l'expérience de Mercure avec notre Soleil).
Dans les deux cas, cela entraînerait un côté de la planète exposé à un peu de rayonnement. Étant donné la nature des étoiles naines rouges de type M, qui sont très variables et instables par rapport à d'autres types d'étoiles, le côté exposé au soleil serait périodiquement irradié. De plus, dans les deux scénarios orbitaux, la planète serait soumise à d'importantes variations de température qui rendraient difficile l'existence d'eau liquide.
Par exemple, sur une planète verrouillée par les marées, les principaux gaz atmosphériques du côté exposé à la nuit risquent de geler, ce qui laisserait la zone de lumière du jour exposée et sèche. Et sur une planète avec une résonance orbitale 3: 2, une seule journée solaire durerait très probablement très longtemps (une journée solaire sur Mercure dure 176 jours terrestres), ce qui fait qu'un côté devient trop chaud et sèche l'autre côté trop froid et sec.
En tenant compte de tout cela, les simulations de l'équipe ont permis des comparaisons cruciales avec les études précédentes, mais ont également permis à l'équipe de les dépasser. Comme l'explique le Dr Ian Boutle, membre honoraire de l'Université de l'Université d'Exeter et auteur principal du document, dans un communiqué de presse de l'Université:
«Notre équipe de recherche a examiné un certain nombre de scénarios différents pour la configuration orbitale probable de la planète en utilisant un ensemble de simulations. En plus d'examiner comment le climat se comporterait si la planète était «verrouillée par les marées» (où un jour est de la même longueur qu'un an), nous avons également examiné comment une orbite similaire à Mercure, qui tourne trois fois sur son axe pendant toutes les deux orbites autour du soleil (une résonance de 3: 2), affecterait l'environnement. »
En fin de compte, les résultats ont été assez favorables, car l'équipe a constaté que Proxima b aurait un climat remarquablement stable avec soit l'atmosphère, soit la configuration orbitale. Essentiellement, les simulations du logiciel UM ont montré que lorsque les atmosphères et les configurations de résonance verrouillée par les marées et 3: 2 étaient prises en compte, il y aurait encore des régions de la planète où l'eau pourrait exister sous forme liquide.
Naturellement, l'exemple de résonance 3: 2 a entraîné des zones plus importantes de la planète se situant dans cette plage de températures. Ils ont également constaté qu'une orbite excentrique, où la distance entre la planète et Proxima Centauri variait considérablement au cours d'une même période orbitale, entraînerait une augmentation supplémentaire de l'habitabilité potentielle.
Comme le Dr James Manners, un autre membre honoraire de l'Université et l'un des co-auteurs du document, a déclaré:
«L'une des principales caractéristiques qui distingue cette planète de la Terre est que la lumière de son étoile est principalement dans le proche infrarouge. Ces fréquences de lumière interagissent beaucoup plus fortement avec la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ce qui affecte le climat qui émerge dans notre modèle. »
Bien sûr, beaucoup plus de travail doit être fait avant que nous puissions vraiment comprendre si cette planète est capable de soutenir la vie telle que nous la connaissons. Au-delà de nourrir les espoirs de ceux qui voudraient la voir coloniser un jour, les études sur les conditions de Proxima b sont également d'une extrême importance pour déterminer si la vie indigène existe là-bas en ce moment.
Mais en attendant, des études comme celle-ci sont extrêmement utiles lorsqu'il s'agit d'anticiper les types d'environnements que nous pourrions trouver sur des planètes éloignées. Le Dr Nathan Mayne - responsable scientifique de la modélisation des exoplanètes à l'Université d'Exeter et co-auteur de l'article - a également indiqué que des études climatiques de ce type pourraient avoir des applications pour les scientifiques ici au pays.
«Avec le projet que nous avons à Exeter, nous essayons non seulement de comprendre la diversité quelque peu déconcertante des exoplanètes découvertes, mais aussi de l'exploiter pour, espérons-le, améliorer notre compréhension de la façon dont notre propre climat a évolué et évoluera», a-t-il déclaré. De plus, cela aide à illustrer comment les conditions sur Terre peuvent être utilisées pour prédire ce qui peut exister dans des environnements extrasolaires.
Bien que cela puisse sembler un peu centré sur la Terre, il est tout à fait raisonnable de supposer que les planètes d'autres systèmes stellaires sont soumises à des processus et à des mécanismes similaires à ce que nous avons vu sur les planètes solaires. Et c'est quelque chose que nous sommes toujours obligés de faire quand il s'agit de rechercher des planètes habitables et la vie au-delà de notre système solaire. Jusqu'à ce que nous puissions y aller directement, nous serons obligés de mesurer ce que nous ne savons pas par ce que nous faisons.
