Depuis des milliers d'années, l'humanité est curieuse des étoiles dans notre ciel nocturne. Des planètes, des étoiles … peut-être même avec une vie intelligente sont tout autour de nous. Et ce n'est qu'au cours des 25 dernières années que nous avons eu l'occasion de connaître avec certitude la réponse à cette question, lorsque nous avons vu de nos propres yeux le premier monde en dehors de notre système solaire. Au fur et à mesure que les télescopes se développaient, l'ingéniosité humaine nous a donné de nouvelles méthodes d'étude de l'Univers - parmi lesquelles la plus célèbre est l'observation du faible mouvement d'une étoile, et plus tard la méthode du transit planétaire. Le nombre d'exoplanètes découvertes augmente à pas de géant.
Les premières à apparaître étaient les planètes les plus faciles à trouver - des géants massifs trop proches de leurs étoiles mères. Ils ont été suivis par des étoiles moins massives et plus lointaines. À ce jour, le télescope Kepler a déjà découvert des milliers de mondes solides, dont 21 sont similaires à la Terre et peuvent être habités.
L'idée que la Terre était rare et unique - une planète solide avec les ingrédients de la vie, située à la bonne distance du soleil pour permettre à l'eau liquide d'exister - a rapidement perdu son soutien au cours des deux dernières décennies. Et le point culminant de ce processus s'est produit assez récemment, le 24 août 2016, lorsque des scientifiques de l'Observatoire austral européen ont annoncé la découverte d'une planète solide d'une masse de 1,3 Terre, en orbite autour de l'étoile la plus proche de nous: Alpha Centauri. Ce monde tourne autour de l'étoile mère en 11 jours, mais l'étoile elle-même n'a que 12% de la masse du Soleil et ne brille que 0,17% de la luminosité solaire. Oui, la naine rouge et la planète rocheuse se sont réunies et ont peut-être rendu ce monde potentiellement habitable. Mais le plus drôle n'est pas qu'un pourcentage significatif d'étoiles puisse avoir des planètes terrestres à proximité, mais queque presque tout le monde en a. Peut être.
Ce n'est qu'à partir des paramètres orbitaux que nous avons mesurés et des lois connues de la physique que nous avons extrait une énorme quantité de connaissances. Cette planète est presque certainement verrouillée à son étoile, c'est-à-dire qu'elle fait toujours face à l'étoile avec un hémisphère, comme la Lune, qui ne se tourne jamais vers la Terre avec son «côté obscur». L'étoile elle-même crache activement et souvent des fusées éclairantes. Pour le côté solaire de la planète, cela signifie un désastre, mais pas pour le côté obscur. Et les «saisons» sont déterminées par l'ellipticité de l'orbite et non par l'inclinaison de l'axe. Mais ce sont très peu d'informations que nous avons réussi à obtenir, et si nous voulons en savoir plus sur la planète, nous devrons améliorer nos technologies.
Par exemple, nous devons savoir s'il y a de l'oxygène dans l'atmosphère de la planète. Ou de la vapeur d'eau. Ou des signatures riches en carbone comme le méthane et le dioxyde de carbone. Et les nuages? Sont-ils minces ou épais ou pas du tout? De quoi sont-ils faits? Sont-ils sombres ou reflètent-ils la lumière? L'atmosphère pourrait-elle transférer de la chaleur vers le côté sombre de la planète, ou le côté nuit est-il à jamais gelé?
Si nous pouvons améliorer notre résolution et effectuer une spectroscopie sur une planète à imagerie directe, ces questions peuvent être résolues sans jamais quitter notre propre planète. Cela nécessitera un télescope ou un réseau de télescopes au sol extrêmement grand. Les télescopes de 30 mètres qui sont actuellement en construction sont un grand pas dans cette direction, mais pour atteindre les planètes proches des naines rouges, il en faut encore plus: d'énormes télescopes d'un diamètre de 100 voire 200 mètres sont nécessaires.
La composition de la surface de la planète est une tout autre affaire. Si les nuages sont transparents et que l'orbite est elliptique, il doit y avoir une différence «saisonnière» entre l'été (quand le monde est le plus proche de l'étoile) et l'hiver (quand il est le plus éloigné) pendant l'année de 11 jours de Proxima b. Puisque le monde est verrouillé et ne tourne pas (comme la plupart des planètes terrestres potentiellement habitables près des naines rouges), il y aura trois zones climatiques: brûlant et frit le long de l'hémisphère face aux étoiles; congelé, glace le long de l'hémisphère externe et zone tempérée au milieu. La planète peut avoir des continents et des océans, ainsi qu'une calotte glaciaire géante du côté nuit. Ou il peut y avoir un transfert de chaleur de la planète atmosphérique et une réflectivité efficace, alors la planète entière aura la même température. Un exemple de ce développement d'événements est Vénus.
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Si nous pouvons faire des observations directes de la lumière émise par la planète - à la fois visible et infrarouge - à différents moments de l'orbite de l'étoile, nous pourrions obtenir des réponses à toutes les questions ci-dessus. En cela, nous serions aidés par des télescopes géants avec un pouvoir de collecte de lumière élevé et la capacité d'être fixé à la lumière d'une étoile, de préférence depuis l'espace. Le télescope spatial LUVOIR proposé avec un parapluie d'accompagnement pourrait gérer cela. Selon le plan, il s'agit d'un télescope de 12 mètres (25 fois plus rapide que le télescope Hubble), équipé d'un coronographe. Un peu plus loin, un parapluie s'envolera, bloquant la lumière de l'étoile et laissant entrer la lumière de la planète. Bien que LUVOIR ne soit pas prêt avant les années 2030, le parapluie pourrait être construit dans les cinq prochaines années, ce qui nous permet de visualiser Proxima b avec les méthodes que nous avons déjà.
Quel type de rayonnement la planète émet-elle? En plus des signaux du rayonnement solaire réfléchi, des rayons cosmiques et de la propre chaleur infrarouge de la planète, pourrait-il y avoir autre chose? Par exemple, des signaux artificiels à la radio ou d'autres longueurs d'onde électromagnétiques? Si ces signaux sont envoyés par la vie intelligente, il est temps d'aller le trouver. C'est la mission du SETI, qui s'intéresse déjà sérieusement à la planète. Nous devons également y réfléchir sérieusement, car au cours des 20 dernières années, notre diffusion radio dans l'espace a diminué, mais les signaux électromagnétiques demeurent. Il est possible que l'existence de signaux artificiels nous pousse à rechercher un éclairage artificiel du côté nuit de la planète.
Parce que notre rêve le plus cher est de trouver des signes de vie, de préférence intelligents. Les biosignatures peuvent se présenter sous diverses formes: vapeur d'azote, d'oxygène et d'eau dans l'atmosphère; preuve de géotransformation ou d'éclairage artificiel du côté nuit de la planète. Tout cela peut être vu de l'espace. Bien que nous puissions étudier ces signatures indirectement à travers des signaux atmosphériques, de surface et rayonnés, la meilleure façon d'étudier la planète est d'y voyager nous-mêmes. 4,24 années-lumière peuvent ne pas sembler si lointains, mais un vaisseau spatial Voyager 1, voyageant à une vitesse de 0,006% de la lumière, atteindra Proxima b dans plusieurs milliers d'années.
Mais d'autres méthodes, utilisant la technologie moderne, nous permettraient d'y arriver plus rapidement. Le projet Breakthrough Starshot propose l'utilisation de lasers spatiaux pour accélérer un engin spatial équipé d'une voile. Ils pourraient l'accélérer à 20% de la vitesse de la lumière, et tout le trajet prendrait environ 21 ans. Une nouvelle source de carburant, par exemple, contenant de l'antimatière, comme dans les histoires de science-fiction, pourrait très bien devenir un jour réalité. Si vous accélérez en cours de route avec une accélération constante, vous pourriez atteindre une étoile en 12 ans.
En d'autres termes, compte tenu des progrès technologiques prévus et si nous ne violons pas les lois de la physique, nous pourrions envoyer un vaisseau spatial sans pilote vers la planète semblable à la Terre la plus proche dans les trente ou quarante prochaines années, et éventuellement des robots ou des personnes. Il est temps de partir, et si cette découverte ne nous fait pas chercher une seconde Terre, alors rien ne le fera.
ILYA KHEL
