Au cours des dix dernières années, il y a eu une forte augmentation de l'intérêt et de la recherche sur les planètes extérieures au système solaire, ou exoplanètes.
Pendant ce temps, la plupart des 4 000 exoplanètes que nous connaissons aujourd'hui ont été découvertes. C'est au cours de cette période que le processus a progressivement commencé à passer du stade de la découverte à celui de l'apprentissage. De plus, dans les décennies à venir, des instruments de nouvelle génération permettront des recherches qui fourniront des informations précises sur la structure de surface et l'atmosphère des exoplanètes.
Naturellement, la question se pose ici: que verraient des civilisations plus avancées si elles étudiaient notre planète? En utilisant les données de rayonnement multibande de la Terre, une équipe de scientifiques du California Institute of Technology a pu créer une carte qui donne une idée de ce à quoi la Terre pourrait ressembler à des observateurs éloignés de l'extérieur du système solaire. En plus de satisfaire une simple curiosité scientifique, cette étude pourrait également aider les astronomes à l'avenir à reconstruire les caractéristiques de surface de «planètes semblables à la Terre» adaptées à la vie.
Le document de recherche, qui décrit les résultats du groupe, est publié dans le journal Astrophysical Journal Letters intitulé Earth as an Exoplanet: A 2D Map for Aliens. L'équipe de recherche, dirigée par Siteng Fan, comprenait également plusieurs scientifiques du Département des sciences géologiques et planétaires (GPS) du California Institute of Technology et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
Dans la recherche de planètes potentiellement habitables en dehors du système solaire, les scientifiques sont aujourd'hui contraints d'utiliser une méthode indirecte. Étant donné que la plupart des exoplanètes ne sont pas possibles à étudier directement, c'est-à-dire à obtenir une image directe afin de connaître la composition de leur atmosphère ou de leurs caractéristiques de surface, les scientifiques doivent se contenter d'indicateurs permettant de juger à quel point une planète est similaire à la Terre.
Comme Siteng Fan l'a dit à Universe Today, cela est dû à de nombreuses limitations que les astronomes explorant les exoplanètes doivent actuellement supporter.
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«Premièrement, les recherches actuelles sur les exoplanètes ne fournissent pas encore une idée claire des exigences minimales auxquelles une planète doit répondre et qui conviennent à la vie humaine. Il existe certains critères, mais nous ne savons pas s'ils sont suffisants ou nécessaires. Deuxièmement, même avec ces critères en place, les méthodes d'observation modernes ne peuvent pas être qualifiées d'assez efficaces pour confirmer l'aptitude potentielle à la vie, en particulier lorsqu'il s'agit d'exoplanètes comme la Terre, en raison de la difficulté à les détecter."
Sur la base du fait que la Terre est la seule planète capable de supporter la vie, une équipe de scientifiques a émis l'hypothèse que des observations à distance de la Terre pourraient fournir les informations nécessaires pour détecter les planètes habitables. «La Terre est la seule planète que nous connaissons qui a de la vie», a déclaré Fan. «L'examen de ce que les observateurs pourraient voir d'un point éloigné de l'univers nous donne une direction et des conseils dans notre recherche d'exoplanètes potentiellement habitables.
L'un des éléments les plus importants du climat de la Terre, qui est essentiel pour toute vie à sa surface, est le cycle de l'eau en trois phases. Nous parlons de la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère, des nuages, qui sont des accumulations d'eau condensée et de glace, ainsi que des masses d'eau à la surface de la planète.
Ainsi, ils peuvent être considérés comme des signes potentiels d'aptitude à la vie, voire des signes de son existence, qui peuvent être observés de très loin. Il en découle que la capacité d'identifier la structure de surface et la présence de nuages sur les exoplanètes est une exigence clé à laquelle la recherche doit répondre pour établir leur habitabilité potentielle.
Pour déterminer à quoi ressemblerait la Terre pour les observateurs lointains, les scientifiques ont collecté environ 10 000 images prises par le satellite DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) de la NASA. Les photos ont été prises sur une période de deux ans (2016-2017), en moyenne, toutes les 68 à 110 minutes. Ils ont pu capturer la lumière réfléchie par l'atmosphère terrestre dans différentes longueurs d'onde.
Phan et ses collègues ont ensuite combiné les images pour former un spectre de réflectance à 10 points, qui a ensuite été intégré au disque terrestre. L'image qui en résulte est cohérente avec ce à quoi la Terre pourrait ressembler pour un observateur éloigné de plusieurs années-lumière s'il étudiait la Terre sur une période de deux ans.
Après avoir analysé les courbes obtenues et les avoir comparées aux images originales, les scientifiques ont découvert quels paramètres de ces courbes correspondent à la surface de la Terre et à la couverture nuageuse. Ils ont ensuite sélectionné les indicateurs les plus étroitement liés à la terre et les ont ajustés pour tenir compte du chiffre d'affaires sur 24 heures de la Terre. Le résultat était une carte de contour, représentée sur la figure, qui correspond à peu près à la vue de la Terre à une distance de plusieurs années-lumière.
Les lignes noires représentent les caractéristiques de la surface et correspondent à peu près au littoral des principaux continents. Les zones vertes représentent approximativement les positions de l'Afrique (centre), de l'Asie (en haut à droite), des Amériques (à gauche) et de l'Antarctique (en bas). Ce qui se trouve entre eux représente les océans du monde, où les zones moins profondes sont marquées en rouge et les zones plus profondes en bleu.
Une telle visualisation, appliquée aux courbes de lumière de planètes éloignées, peut permettre aux astronomes d'évaluer si l'exoplanète a des océans, des nuages et des calottes glaciaires, c'est-à-dire de découvrir tout ce qui est nécessaire pour la reconnaître comme potentiellement habitable.
Siteng Phan a conclu: «L'analyse des courbes de lumière dans ce travail est importante pour déterminer les caractéristiques géologiques et les systèmes climatiques de l'exoplanète. Nous avons constaté que les changements dans la courbe de lumière de la Terre sont principalement dus aux nuages et à la frontière terre-océan. Ces deux facteurs sont essentiels à la possibilité de vivre sur Terre. Ainsi, les exoplanètes comme la Terre, qui ont de telles caractéristiques, sont plus susceptibles d'être habitables."
Dans un proche avenir, des instruments de nouvelle génération tels que le télescope spatial James Webb (JWST) permettront les études les plus détaillées des exoplanètes. En outre, les instruments au sol qui entreront en service au cours de la prochaine décennie, tels que le télescope extrêmement grand (ELT), le télescope de trente mètres (TMT) et le télescope magellanique géant (GMT), devraient permettre une exploration directe. petites planètes rocheuses en orbite autour de leurs étoiles.
Grâce à des recherches qui aident à déterminer la structure de surface et les conditions atmosphériques, les astronomes peuvent enfin dire avec certitude quelles exoplanètes sont habitables et lesquelles ne le sont pas. En d'autres termes, avec un peu de chance, la découverte de la Terre-2, ou, d'ailleurs, même de plusieurs Terres, n'est peut-être pas loin.
Igor Abramov
