À la recherche de planètes habitables
De la découverte des premières planètes au-delà de notre système solaire (exoplanètes) à l'aide de télescopes terrestres, aux projets futurs d'analyse de l'atmosphère de ces corps situés à des années-lumière, la NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA) ont guidé notre quête de mondes habitables au-delà de la Terre.
Dans son ouvrage Hidden in the Heavens : How the Kepler Mission’s Quest for New Planets Changed How We View Our Own (Caché dans les cieux : comment la quête de nouvelles planètes par la mission Kepler a transformé notre vision sur notre propre planète), le physicien Jason Steffen décrit les techniques qui ont contribué à notre compréhension des planètes hors de notre système solaire. « Les découvertes d'exoplanètes, bien que concentrées sur les dernières décennies », écrit-il, « ont été rendues possibles par plusieurs avancées technologiques survenues au cours des derniers siècles. » Steffen fait partie de l'équipe scientifique qui a conçu le télescope Kepler et poursuit l'analyse de ses données.
Depuis les années 1800, les scientifiques utilisent le spectroscope pour déterminer la composition chimique des étoiles. Une compréhension plus approfondie du spectre à une époque plus récente a permis aux astrophysiciens de détecter le mouvement des étoiles, ou « oscillations », causé par l'attraction gravitationnelle de planètes invisibles. Deux chercheurs suisses, en observant ce phénomène, ont découvert la première planète en orbite autour d'une étoile semblable au Soleil ; ils ont reçu le prix Nobel de physique en 2019 pour leurs travaux.
« Nous ne découvrons pas simplement de nouveaux continents, comme les explorateurs d'autrefois, mais des mondes entiers tournant autour d'autres étoiles. »
Détecter l'atténuation de la lumière stellaire causée par ces planètes passant devant leur étoile hôte a été la prochaine étape importante. « Cette mesure de transit était un événement majeur », note Steffen. «Elle a ouvert un tout nouveau champ d'investigation.» Numériser et perfectionner ce système pour l'intégrer à des télescopes spatiaux a permis de réaliser ce qui semblait impossible, écrit Steffen : « C’est comme regarder Las Vegas depuis l'espace et détecter une mouche tournant autour d'un lampadaire. »
Il est difficile d'imaginer la faible probabilité d'être exactement dans le bon alignement avec une étoile pour observer une exoplanète traverser sa face. Pourtant, le télescope Kepler a été capable d'accomplir cela pour des systèmes stellaires situés dans son champ de vision, à une distance de 500 à 3 000 années-lumière.
« La détection d'exoplanètes », écrit Nathalie Cabrol dans The Secret Life of the Universe (La vie secrète de l’univers), « est un domaine hautement dynamique qui restera probablement vibrant et passionnant pendant de nombreuses décennies. » Cabrol est convaincue que d'autres formes de vie attendent d'être trouvées : « Avec un minimum de 300 millions d'exoplanètes situées dans la zone habitable de leur étoile hôte dans notre seule galaxie, penser que nous sommes seuls dans cet océan cosmique est simplement une absurdité statistique » (voir « Chronologie des premières découvertes d'exoplanètes » ci-dessous).
Cette illustration de la NASA dépeint Kepler-186f, la première planète de taille terrestre confirmée en orbite autour d'une étoile lointaine au sein de sa zone habitable.
NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle
« Depuis la découverte de la première exoplanète », conclut Steffen, « et surtout avec le grand nombre de planètes que nous avons vues au cours des quelques décennies suivantes, notre vision de la Terre, de ses planètes sœurs et de notre histoire commune ne sera plus jamais la même. »
La recherche d'une intelligence extraterrestre, ou SETI (depuis 1960), et Breakthrough Listen, ou écoute de pointe ou décisive (depuis 2016) ont balayé le ciel à la recherche de preuves de communications provenant d'une intelligence extraterrestre (ETI). À ce jour, aucun message n'a été détecté. L'idée de planètes physiques existant au-delà de notre système solaire, en revanche, fait l'objet de débats depuis des siècles. Ce n'est qu'il y a 30 ans que leur présence a été réellement confirmée. De nombreuses exoplanètes rocheuses, semblables à la Terre, ont été découvertes et continuent de l'être. Le temps dira si celles-ci présentent ou non des conditions propices à la vie ou révèlent des indices de son existence.
« Bien que Kepler n'ait pas répondu à la question ultime sur notre solitude collective dans l'univers, il a clairement montré la merveilleuse variété de la création qui s'y trouve. »
Ce que nous savons de ces découvertes en cours, c'est que notre situation — une planète parfaite pour la vie, avec une espèce intelligente créant une civilisation technologique complexe — est, pour le moins, rare. Dans Rare Earth : Why Complex Life Is Uncommon in the Universe (Terre rare : pourquoi la vie complexe est peu commune dans l'Univers), Peter Ward et Donald Brownlee suggèrent précisément cela : en se basant sur l'examen des facteurs qui rendent la Terre hospitalière pour la vie animale (des facteurs qui vont bien au-delà de la nature rocheuse, de la taille ou de la distance par rapport au Soleil), trouver une vie complexe ailleurs est extrêmement improbable. Ils soutiennent que cela devrait nous inciter à réfléchir au rôle puissant que nous jouons dans le monde. « Et si », demandent-ils, la Terre était « totalement unique : la seule planète habitée par des animaux dans cette galaxie ou même dans l'univers visible, un bastion de vie animale au milieu d'une mer de mondes infestés de microbes ? »
Comment, dès lors, devrions-nous percevoir notre rôle d'habitants intelligents, capables de comprendre les causes et les effets, puis de gérer notre relation avec la vie sur Terre ? En ce qui concerne la biosphère, il n'y a pas de substitut pour ce que nous détruisons ; tragiquement, c'est l'orgueil ultime de croire que nos actions sont sans conséquences. « Si tel est le cas », concluent Ward et Brownlee, « combien plus grande est la perte que l'univers subit pour chaque espèce animale ou végétale poussée à l'extinction par la gestion négligente d'Homo sapiens ? »
Le nombre d'autres exoplanètes semblables à la Terre qui existent là-haut importe peu. Notre exploration continue et notre recherche d'autres mondes habitables devraient nous inspirer une conscience accrue de notre impact et de nos responsabilités ici-bas.
Chronologie des premières découvertes d'exoplanètes
- 1992 – Des astronomes annoncent la découverte d'une exoplanète rocheuse à 1 170 années-lumière de la Terre.
- 1995 – Des scientifiques suisses découvrent une exoplanète en orbite autour d'une étoile semblable au Soleil.
- 2003 – La NASA lance le télescope spatial Spitzer pour la détection infrarouge des exoplanètes.
- 2007 – Le satellite CoRoT (Convection, Rotation et Transits planétaires) détecte des exoplanètes transitant devant leur étoile; l'ESO (Observatoire européen austral) annonce la découverte du système Gliese 581, incluant une « Super-Terre » située dans la zone habitable de son étoile.
- 2008 – Une capsule temporelle numérique contenant 501 messages est envoyée vers Gliese 581c depuis un radiotélescope en Ukraine. Elle devrait y parvenir en 2029.
- 2009 – Le télescope spatial Kepler commence à balayer une petite zone du ciel contenant plus de 150 000 étoiles, détectant finalement plus de 2 700 exoplanètes confirmées et près de 400 situées dans la zone habitable de leur étoile.
- 2017 – Les scientifiques de Kepler découvrent le système TRAPPIST-1, comprenant sept planètes semblables à la Terre.
- 2018 – Un consortium d'organisations américaines d'exploration spatiale lance le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) pour poursuivre la recherche d'exoplanètes.
- 2019 – L'Agence spatiale européenne (ESA) lance le satellite CHEOPS (CHaracterizing ExOPlanet Satellite) pour recueillir des données supplémentaires sur des exoplanètes déjà connues.
- 2021 – Le télescope spatial James Webb (JWST) explore l'histoire profonde de l'univers et aide à caractériser les exoplanètes.
- 2026 – Le lancement prévu par l'ESA de PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) fera progresser la découverte d'exoplanètes et l'étude de l'évolution des systèmes extrasolaires.
- 2027 – Le télescope spatial Nancy Roman produira des images directes d'exoplanètes de la taille de Jupiter.
- 2029 – La mission ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) examinera la structure atmosphérique des exoplanètes pour révéler leur histoire et leur évolution.
- 2040 – L'observatoire HabEx (Habitable Worlds Observatory), actuellement en phase de conception, permettra d'imager directement des exoplanètes de type terrestre.