La zone Boucle d’Or : Définition et caractéristiques

La zone Goldilocks tire son nom du conte de fées « Goldilocks and the Three Bears ». Boucle d’or est une petite fille difficile dont le porridge doit être parfait, ni trop chaud ni trop froid. C’est la même chose avec la vie elle-même – ou du moins, le genre de vie aquatique que nous connaissons sur Terre.

Car une planète doit être « juste », ou capable de supporter la vie, elle ne peut pas être si froide que l’eau n’existe que sous forme de glace gelée, et elle ne peut pas être si chaude que l’eau bout complètement. Seules les planètes situées dans une certaine plage d’orbites appelée la « zone Boucle d’or » – ou officiellement connue sous le nom de « zone habitable » – sont considérées comme capables de supporter la vie.

Définition de la zone habitable

Si l’orbite d’une planète la rapproche trop de son étoile mère, elle sera trop chaude pour que de l’eau liquide existe, et si elle est trop éloignée, elle sera trop froide. Cependant, les distances réelles impliquées, qui définissent la zone habitable, varient d’une étoile à l’autre.

Notre propre soleil est une naine jaune de type G, et il ne fait aucun doute où se trouve sa zone habitable car la Terre occupe cette zone, en orbite autour de 93 millions de miles (150 millions de kilomètres) de l’étoile.

Mais pour les naines rouges de type M, qui sont plus petites et plus froides que le soleil, la zone habitable est beaucoup plus proche de l’étoile. Pour une étoile de type A plus grande et plus chaude comme Sirius, la zone Goldilocks est plus éloignée, selon Nasa (s’ouvre dans un nouvel onglet).

Pour les astrobiologistes, qui recherchent la vie sur d’autres planètes, être dans la zone habitable n’est qu’un des facteurs auxquels ils doivent réfléchir. Prenez notre propre lune, par exemple. Il se trouve évidemment dans la zone Goldilocks car il est si proche de la terrepourtant il n’y a pas d’eau liquide à sa surface.

En effet, la pression atmosphérique et la composition doivent également être prises en compte, selon Space.com. Cela rend le lunequi n’a pas d’atmosphère à proprement parler, incapable de supporter la vie par elle-même.

Il est également important de ne pas trop lire le mot « habitable ». Même si les conditions sur une planète sont parfaitement adaptées à l’existence d’eau liquide, cela ne signifie pas nécessairement qu’elle est habitée. Les scientifiques n’ont pas encore déterminé exactement les origines de la vie sur Terre, nous ne savons donc pas quels autres ingrédients subtils sont nécessaires en plus de l’eau et de l’atmosphère.

Notre propre système solaire est le plus étudié de tous les systèmes planétaires. Les théoriciens ont déterminé où devrait se trouver sa zone Goldilocks, en estimant la température de surface d’une planète en fonction de la quantité de chaleur solaire qu’elle reçoit.

Jusqu’à présent, les résultats concordent avec ce que nous savons des observations. La Terre – une planète très aqueuse qui regorge de vie – est située confortablement à l’intérieur de la zone habitable. Mars (s’ouvre dans un nouvel onglet)qui avait beaucoup d’eau dans le passé mais qui est aujourd’hui un désert aride, se trouve juste à sa périphérie. Au bord intérieur est Vénus (s’ouvre dans un nouvel onglet) — une planète brûlante, grâce à la fois à sa proximité avec le soleil et à son atmosphère ultra-épaisse, selon Nasa (s’ouvre dans un nouvel onglet).

Exoplanètes dans la zone des boucles d’or

La découverte de nouveaux exoplanètes la mise en orbite d’étoiles lointaines est devenue presque monnaie courante. Mais c’est toujours excitant quand on se trouve dans la zone Goldilocks de sa star mère.

Cela s’est produit en 2016 dans le cas de Proxima B, qui orbite autour du voisin le plus proche du soleil dans l’espace – la naine rouge Proxima Centauri, à un peu plus de 4 années-lumière. C’est si petit et sombre que sa zone habitable est située à très courte distance, mais Proxima B – qui tourne autour de l’étoile une fois tous les 11 jours – est en sécurité à l’intérieur, selon le Observatoire européen austral (ESO) (s’ouvre dans un nouvel onglet).

Trappist-1 est une autre naine rouge très étudiée. À environ 40 années-lumière, il est plus éloigné que Proxima mais reste un voisin proche en termes cosmiques. Trappist-1 est remarquable pour avoir sept planètes rocheuses connues, dont trois se trouvent dans la zone Goldilocks de l’étoile, selon la NASA.

Il est possible que l’eau soit présente sur les sept planètes, mais seulement à l’état liquide sur les trois à l’intérieur de la zone habitable. Elle prendrait la forme de vapeur d’eau atmosphérique sur les planètes les plus proches de l’étoile, ou de glace sur les plus éloignées d’entre elles. Les astronomes sont naturellement désireux d’en savoir plus sur le système Trappist-1, et c’est l’une des cibles prévues pour le Télescope spatial James Webb.

Le système solaire d’ingénierie ultime

Lorsqu’un système solaire se forme, il n’y a aucune raison pour que les planètes se trouvent préférentiellement dans la zone habitable, et le système TRAPPIST-1 est inhabituel d’avoir jusqu’à trois planètes là-bas.

Mais d’un point de vue théorique, y a-t-il une limite supérieure au nombre de planètes pouvant être coincées dans la zone Boucle d’or ? C’est une question que l’astrophysicien Sean Raymond a abordée sur son blog planetplanet.net (s’ouvre dans un nouvel onglet) .

Il s’avère qu’il existe bien une limite théorique, au-delà de laquelle le système devient instable car les planètes sont trop proches les unes des autres. Raymond a inventé ce qu’il appelle « Le système solaire Ultimate Engineered », avec un grand total de 412 planètes dans la zone habitable, disposées autour de huit orbites concentriques qui tournent dans des directions alternativement progrades et rétrogrades.

Construire des systèmes solaires théoriques

Ici, Sean Raymond, créateur du « système solaire Ultimate Engineered », discute de son travail.

Comment en êtes-vous arrivé à créer un arrangement aussi étrange de planètes ?

« Mon travail quotidien consiste à comprendre comment se forment les systèmes planétaires, ce qui rend le système solaire différent des systèmes d’exoplanètes que nous avons découverts, et quels types de configurations orbitales sont stables et lesquelles ne le sont pas. Je voulais comprendre quel type d’orbite l’architecture maximiserait le nombre de planètes dans la zone habitable – en restant stable mais sans avoir à se soucier de la façon dont le système se serait formé. Heureusement, j’ai pu m’inspirer de plusieurs articles récents de scientifiques. J’ai également testé les systèmes les plus fous à l’aide de simulations informatiques pour assurez-vous que tout tient ensemble. »

Pourquoi l’appelez-vous le système solaire « fabriqué » par excellence ?

« À l’origine, j’ai construit deux systèmes, chacun avec environ 30 planètes dans la zone habitable. Ces systèmes pourraient vraisemblablement se former dans la nature, si la bonne série d’événements avait lieu (comme lancer des six sur deux dés dix fois de suite). Mais je Je ne peux pas imaginer comment le système solaire Ultimate Engineered pourrait se former naturellement. Un système avec des planètes équidistantes, réparties le long d’anneaux en orbite dans des directions opposées, est tout simplement impossible pour autant que je sache. Donc, si un tel système existe, je dirais qu’il doit avoir été construit exprès, vraisemblablement par les ingénieurs d’une civilisation super-avancée. »

Si un tel système existait vraiment, comment pourrions-nous le détecter depuis la Terre ?

« Ce serait assez difficile à détecter, car les signaux que nous mesurons pour déduire la présence d’exoplanètes – généralement, les signaux de vitesse radiale ou de transit – pourraient finir par être si déroutants qu’ils pourraient être confondus avec du bruit dans le cas de l’ultime ingénierie système. »

Ressources supplémentaires

pour plus d’informations sur la zone Goldilocks, consultez « La zone Boucle d’or : conditions nécessaires à la vie extraterrestre (recherche d’autres terres) (s’ouvre dans un nouvel onglet) » de Laura La Bella et ce vidéo (s’ouvre dans un nouvel onglet)sur la zone habitable réalisée par l’ESA.

Bibliographie

• Michèle Johnson, « Zones habitables des différentes étoiles (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , NASA, décembre 2009.
• Paul Sutter, « Nous ne comprenons pas vraiment les zones habitables des planètes extraterrestres (s’ouvre dans un nouvel onglet) » space.com, février 2021.
• Sean Raymond, « Le système solaire d’ingénierie ultime (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , planetplanet.net, consulté en avril 2022.
• Nasa, « Qu’est-ce que la zone habitable ? (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , 2021
• Sara Rigby, « Qu’est-ce que cela signifie si une exoplanète est « habitable » ? (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , Focus Sciences, 2020
• CE, « Planète trouvée dans la zone habitable autour de l’étoile la plus proche (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , août 2016
• Nasa, « Le plus grand lot de planètes de la zone habitable de la taille de la Terre a été trouvé en orbite autour de TRAPPIST-1 (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , consulté en avril 2022.