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Une nouvelle étude de la Georgia Institute of Technology fournit de nouveaux indices indiquant qu’une exoplanète distante de 500 années-lumière ressemble beaucoup à la Terre. Kepler-186f est la première planète identifiée ayant la taille de la Terre, à l’extérieur du système solaire, en orbite autour d’une étoile dans la zone habitable. Cela signifie que c’est la distance appropriée pour que l’eau soit liquide à sa surface.

L’étude de la Georgia Tech a utilisé des simulations pour analyser et identifier la dynamique de l’axe de l’exoplanète. Ces dynamiques déterminent à quel point une planète s’incline sur son axe et comment cet angle d’inclinaison évolue avec le temps. De plus, l’inclinaison axiale contribue aux saisons et au climat, car elle affecte la façon dont la lumière du soleil frappe la surface de la planète. Les chercheurs suggèrent que l’inclinaison axiale de Kepler-186f est très stable, tout comme la Terre, ce qui rend probable qu’elle a des saisons régulières et un climat stable. L’équipe de Georgia Tech pense que c’est la même chose pour Kepler-62f, une super-Terre qui est en orbite autour d’une étoile à environ 1 200 années-lumière de nous.

L’importance de l’inclinaison axiale pour le climat

La grande variabilité de l’inclinaison axiale pourrait être une des principales raisons pour lesquelles Mars a transformé un paysage aquatique il y a des milliards d’années en désert aride aujourd’hui. « Mars est dans la zone habitable de notre système solaire, mais son inclinaison axiale a été très instable – variant de zéro à 60 degrés », a déclaré le professeur adjoint de la Georgia Tech, Gongjie Li, qui a dirigé l’étude avec l’étudiant diplômé Yutong Shan. « Cette instabilité a probablement contribué à la dégradation de l’atmosphère martienne et à l’évaporation des eaux de surface. » À titre de comparaison, l’inclinaison axiale de la Terre oscille plus modérément – entre 22,1 et 24,5 degrés, passant d’un extrême à l’autre tous les 10 000 ans environ.

L’angle d’orientation de l’orbite d’une planète autour de son étoile hôte peut être amené à osciller par interaction gravitationnelle avec d’autres planètes dans le même système. Si l’orbite oscillait à la même vitesse que la précession de l’axe de rotation de la planète (semblable au mouvement circulaire présenté par l’axe de rotation d’un sommet ou d’un gyroscope), l’axe de rotation vacillerait aussi, parfois de façon spectaculaire.

La Lune « protège » la Terre

Mars et la Terre interagissent fortement entre eux, ainsi qu’avec Mercure et Vénus. En conséquence, à eux seuls, leurs axes de spin précèdent avec la même vitesse que l’oscillation orbitale, ce qui peut provoquer des variations importantes de leur inclinaison axiale. Heureusement, la lune garde les variations de la Terre en échec. La lune augmente le taux de précession de l’axe de rotation de notre planète et la différencie du taux d’oscillation orbital.

Mars, d’autre part, n’a pas un satellite assez grand pour stabiliser son inclinaison axiale. « Il semble que les deux exoplanètes soient très différentes de Mars et de la Terre parce qu’elles ont une connexion plus faible avec leurs planètes soeurs », a déclaré Li, un membre du corps enseignant à l’École de physique. « Nous ne savons pas s’ils possèdent des lunes, mais nos calculs montrent que même sans satellites, les axes de Kepler-186f et 62f seraient restés constants pendant des dizaines de millions d’années. »

Le rayon de Kepler-186f est inférieur de plus de 10% à celui de la Terre, mais sa masse, sa composition et sa densité restent un mystère. Il orbite autour de son étoile hôte tous les 130 jours. Selon la NASA, la luminosité de cette étoile à midi, semblerait aussi brillante que le soleil juste avant le coucher du soleil ici sur Terre. Kepler-186f est situé dans la constellation du Cygne dans le cadre d’un système d’étoiles à cinq planètes.

De bons candidats

Kepler-62f était l’exoplanète la plus proche de la Terre jusqu’à ce que les scientifiques remarquent 186f en 2014. Elle est environ 40% plus grande que notre planète et est probablement un monde terrestre ou océanique. Elle est dans la constellation de Lyra et c’est la planète la plus éloignée parmi cinq exoplanètes en orbite autour d’une seule étoile. Cela ne veut pas dire que l’exoplanète a de l’eau, et encore moins la vie. Mais les deux sont des candidats relativement bons.

« Notre étude est parmi les premières à étudier la stabilité climatique des exoplanètes et ajoute à la compréhension croissante de ces mondes proches potentiellement habitables », a déclaré Li. « Je ne pense pas que nous comprenons assez l’origine de la vie pour exclure la possibilité de leur présence sur des planètes avec des saisons irrégulières », a ajouté Shan. « Même sur Terre, la vie est remarquablement diversifiée et a montré une incroyable résilience dans des environnements extraordinairement hostiles ». « Mais une planète climatiquement stable pourrait être un endroit plus confortable pour que germe un début de vie. »

L’article de la présente étude a été publiée en ligne dans The Astronomical Journal.

Source : Georgia Institute of Technology