Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
Les Défis du CEA n°176 déc 12/jan 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°176 de déc 12/jan 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 1,9 Mo

  • Dans ce numéro : l'habitabilité des mondes.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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grand angle L’habitabilité des mondes wac_milkyway_H Illustration des relations « magnétiques » Soleil-Terre.• Corps planétaires : planètes, planètes naines, satellites, astéroïdes, comètes. Le soleil, maître du jeu À ce jour, aucune trace de vie n’a été détectée ailleurs que sur la Terre dans le système solaire. Cela signifie-t-il que notre planète est le seul milieu propice à la vie ? Derrière cette interrogation se cache le concept d’habitabilité des corps planétaires•. Une notion dont les nombreux paramètres sont décortiqués par les astrophysiciens, y compris ceux du CEA-Irfu de Saclay, pour définir une zone habitable dans le système solaire. De l’eau, du carbone, de l’énergie et un environnement stable sur une longue période. Voici les ingrédients déterminants dans l’émergence de la vie sur une planète, du moins telle qu’observée sur Terre. L’eau, à l’état liquide, est en effet un facilitateur extraordinaire de la chimie du carbone, qui permet d’engendrer des composés complexes. Sa présence durable à la surface des planètes nécessite toutefois des conditions particulières. Conditions scrutées par les astrophysiciens, notamment au sein du CEA-Irfu, dans le cadre de nombreuses missions spatiales, afin de définir la zone habitable du système solaire. « Cette région, comprise entre Vénus et Mars, est peuplée de planètes dont les conditions sont favorables à la présence et à la stabilité de l’eau à l’état liquide grâce à des températures supérieures à 0 °C et à une pression de la vapeur d’eau supérieure à 6mbar. Les technologies actuelles nous permettent de réaliser des relevés de température et de pression sur l’ensemble des surfaces des planètes et des lunes de notre système solaire, mais aussi à l’intérieur de ces corps » explique Sébastien Rodriguez, astrophysicien du CEA-Irfu. Pas de vie sans eau en surface… Dans la zone habitable de surface, deux classes de mondes ont successivement été déterminées. La classe I dite « de type Terre » - avec la Terre comme unique représentante actuelle - se caractérise par la présence durable d’eau sous forme liquide en surface. Animée par une tectonique des plaques, elle possède une atmosphère dense, une protection magnétique et une grande stabilité climatique. La classe II englobe les corps planétaires habitables dont l’environnement s’est modifié au cours du temps. C’est le cas de Mars, devenue trop froide (-60 °C 16 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
en moyenne), et de Vénus, aujourd’hui trop chaude (+460 °C). La température d’une planète évolue en effet selon plusieurs paramètres : distance à l’étoile (ici le Soleil), quantité d’énergie qu’elle reçoit de son étoile, et surtout, présence ou non d’une atmosphère qui peut évoluer, jouant alors un rôle chauffant ou refroidissant. Sébastien Rodriguez l’explique de façon imagée : « La présence d’une atmosphère contenant des gaz à effet de serre agit comme un « radiateur » car elle bloque les rayons infrarouges qui émanent de la planète. C’est ce qui fait aujourd’hui défaut à Mars et ce qui a rendu Vénus hostile, alors qu’elles sont très proches de la zone habitable théorique. À l’inverse, la présence de nuages ou de poussières dans l’atmosphère empêche le passage des rayons solaires et provoque un effet « climatiseur ». Par exemple, s’il y avait 100% de couverture en nuages sur une planète de type terrestre, elle serait suffisamment refroidie pour jouir de la même température à 0,5 unité astronomique• (UA) du Soleil qu’une planète sans nuage à 1 UA ». Les destinées de Mars et Vénus peuvent être reliées à leur position par rapport aux limites de la zone habitable de surface du système solaire : la limite interne correspondant à la distance minimale à laquelle une planète pourrait se rapprocher du Soleil avant que ses océans ne se mettent à bouillir ; la limite externe étant fixée par la distance maximale à l’étoile avant que les océans de la planète ne se mettent à geler. NASA … ou dans le sous-sol Deux autres types de mondes présentent de l’eau liquide mais en sous-sol cette fois-ci, formant des habitats profonds au sein d’hydrosphères•. Aussi la classe III concerne-t-elle les corps dont l’eau liquide de subsurface est en contact direct avec la chaleur, les sels minéraux et la matière organique de la roche du noyau. Le seul modèle de cette configuration est Europe, satellite naturel de Jupiter, que se propose d’explorer la prochaine mission européenne Juice 1. Quant à la classe IV, elle est inhérente aux corps pourvus d’une importante proportion d’eau liquide en subsurface prise en sandwich entre deux couches de glaces, donc sans contact direct avec la roche. Ici, un doute devra être levé quant à la disponibilité des éléments chimiques essentiels et à l’accès à une source d’énergie. Titan, le plus grand satellite de Saturne entre dans cette catégorie. Il est actuellement exploré par la mission CASSINI 2. Sans conteste, ces expéditions « outre Terre », qui impliquent notamment les chercheurs du CEA-Irfu, tant dans l’instrumentation que dans Le Soleil est né il y a 4,6 milliards d’années et n’a cessé d’évoluer, modifiant son influence sur la Terre. l’exploitation des observations, stimulent la réflexion sur les conditions d’émergence de la vie ! Terre et Soleil : une relation particulière Après être partis dans l’espace, revenons sur Terre ! Elle reste à ce jour l’unique planète habitable et habitée connue. Sa capacité à accueillir la vie est intimement liée à sa relation à son étoile, le Soleil. Une relation semblet-il parfaitement équilibrée, en tout cas actuellement. « Le Soleil est né il y a 4,6 milliards d’années. Depuis, il n’a eu de cesse d’évoluer, modifiant de ce fait son influence sur la Terre. Jeune, c’était une étoile naine dont la luminosité était 70% plus faible que celle de sa phase de maturité actuelle. À l’époque, les températures trop basses auraient entraîné le gel de notre atmosphère, raconte Sacha Brun, astrophysicien du CEA-Irfu. Dans un milliard d’années, la tendance s’inversera avec un Soleil plus lumineux de 10% qui entraînera l’augmentation de la température moyenne de la Terre, la rapprochant ainsi des conditions sur Vénus. » Grâce à des modèles numériques, DR Image de la mission Cassini : Saturne et son satellite Titan.• Unité astronomique : distance Terre-Soleil. Soit 149,6 millions de kilomètres.• Hydrosphère : ensemble des zones d’une planète où l’eau est présente. Notes : 1. Mission Juice Première mission de classe L du programme Cosmic Vision de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) dont le but est l’exploration in situ du système Jovien (Jupiter et ses lunes). 2. Mission Cassini : Lancée en 1997, Cassini-Huygens est la première mission spatiale consacrée à l’exploration de Saturne et de son satellite Titan. C’est un programme menée par la NASA et l’ESA. Limites de la zone habitable actuelle du système solaire. Décembre 2012 - Janvier 2013 N°176 17



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