Les systèmes planétaires favorables à la vie

Même si les conditions qui ont donné naissance à la vie sur Terre sont encore loin d’être identifiées de façon précise, il est néanmoins clair que l’apparition de la vie peut s’expliquer par des phénomènes naturels. Si cet évènement a pu se produire à la surface de notre planète, il est tout à fait possible, voire probable, qu’il se soit produit à la surface d’autres planètes où les conditions environnementales le permettaient.

Il serait donc intéressant d’essayer d’évaluer les conditions minimales nécessaires à l’apparition de la vie sur une autre planète et plus spécifiquement aux conditions qui permettent l’apparition d’une vie intelligente. Ce deuxième critère sera plus contraignant, car le passage d’une forme de vie primitive à une forme intelligente implique des conditions environnementales plus stables sur des périodes de temps plus longues.

Les types d’étoiles favorables à la vie

La première question qui se pose concerne l’étoile autour de laquelle la vie pourrait apparaître : quelles sont les conditions qu’une telle étoile doit remplir pour être favorable à l’émergence de la vie ?

Remarquons d’abord qu’un système à étoile unique comme le nôtre semble a priori plus favorable car les planètes se retrouveront naturellement sur une orbite circulaire et stable. Dans un système double ou multiple, les perturbations gravitationnelles des différentes étoiles rendront plus difficile la formation de planètes puis l’existence d’orbites stables. Néanmoins, si les membres du système sont suffisamment séparés, une planète en orbite stable pourrait se former autour de l’une des étoiles.

La masse de l’étoile devrait probablement se situer entre la moitié et le double de celle du Soleil. Une masse plus faible signifierait une luminosité réduite, c’est-à-dire un apport d’énergie insuffisant à l’apparition d’une vie intelligente. Une étoile beaucoup plus massive que le Soleil serait également défavorable, mais dans ce cas à cause d’une durée de vie trop courte. Il a en effet fallu environ un milliard d’années à la vie pour apparaître sur Terre et cinq milliards d’années pour conduire à l’intelligence. Or une étoile de dix masses solaires ne reste en phase stable que pendant quelques millions d’années et une étoile de trois masses solaires pendant 200 millions d’années.

Il y a également une contrainte de composition chimique sur l’étoile. Par exemple, la première génération d’étoiles n’était constituée que d’éléments chimiques créés dans le Big Bang, essentiellement l’hydrogène et l’hélium. Les éléments plus lourds n’apparurent qu’ensuite, au cours de l’évolution de cette première génération. Or, la vie a besoin d’éléments lourds, en particulier de carbone, d’oxygène et d’azote.

Les caractéristiques orbitales favorables à la vie

Quelles sont les conditions que l’orbite d’une planète doit remplir pour être susceptible d’accueillir la vie, en particulier une forme intelligente ?

Le premier élément important est la taille de son orbite. La distance de l’étoile à la planète doit être bien ajustée pour que celle-ci puisse recevoir une quantité d’énergie optimale. Trop près, c’est le cas de Vénus, la planète serait soumise à un flux d’énergie trop important et deviendrait trop chaude. Trop loin, comme dans le cas de Mars, elle ne recevrait pas suffisamment d’énergie et finirait trop froide. Dans le système solaire, la Terre est la seule planète à se trouver dans ce que l’on appelle la zone d’habitabilité.

Pour des raisons de stabilité de la température moyenne, il semble également nécessaire que l’orbite soit pratiquement circulaire, comme celle de la Terre. Une orbite trop elliptique entraîne des variations de distance et de flux d’énergie trop importantes et crée une situation d’extrême instabilité peu favorable à l’émergence de la vie et à son développement.

Mais une planète en orbite circulaire dans la zone d’habitabilité de la bonne étoile ne va pas forcement être idéale, encore lui faut-il des caractéristiques physiques favorables à l’émergence de la vie.