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    Destruction rapide des atmosphères semblables à la Terre par les jeunes étoiles

    Crédit :CC0 Domaine public

    Les découvertes de milliers de planètes en orbite autour d'étoiles en dehors de notre système solaire ont soulevé des questions sur le potentiel de formation de la vie sur ces planètes d'une importance fondamentale pour la science moderne. Il est fondamentalement important pour l'habitabilité d'une planète de savoir si elle peut ou non s'accrocher à une atmosphère, ce qui nécessite que l'atmosphère ne soit pas complètement perdue au début de la vie de la planète. Une nouvelle étude menée par des chercheurs basés à l'Université de Vienne et à l'Institut de recherche spatiale de l'ÖAW à Graz a montré que les jeunes étoiles peuvent rapidement détruire l'atmosphère de planètes semblables à la Terre potentiellement habitables, ce qui constitue une difficulté supplémentaire non négligeable pour la formation de la vie en dehors de notre système solaire. Les résultats paraîtront bientôt dans le journal Lettres d'astronomie et d'astrophysique .

    L'une des questions les plus actives et passionnantes de la science moderne est de savoir à quel point les planètes avec des atmosphères et des conditions de surface semblables à celles de la Terre et donc le potentiel d'abriter la vie sont dans l'univers. De nombreuses recherches récentes sur ce sujet se sont concentrées sur des planètes en orbite autour d'étoiles appelées M-nains, qui sont plus petites que notre Soleil et sont le type d'étoiles le plus nombreux dans notre voisinage solaire.

    Le principal moteur des pertes atmosphériques vers l'espace est l'étoile centrale autour de laquelle la planète est en orbite. Les étoiles ont de forts champs magnétiques, et ceux-ci conduisent à l'émission de rayons X de haute énergie et de rayonnement ultraviolet. Ces phénomènes sont connus collectivement sous le nom d'« activité » de l'étoile. Aux jeunes âges, les étoiles ont des niveaux d'activité élevés, et émettent donc des quantités extrêmement importantes de rayons X et de rayonnement ultraviolet. Alors que les étoiles vieillissent, leurs activités diminuent rapidement. Fait important pour les planètes en orbite autour des naines M, tandis que les activités d'étoiles comme le Soleil diminuent rapidement après quelques centaines de millions d'années, Les nains M restent souvent très actifs pendant des milliards d'années.

    Le rayonnement de haute énergie est important car il est absorbé dans l'atmosphère d'une planète, provoquant le réchauffement du gaz. Pour la Terre, le gaz est chauffé à des températures de plus de 1000 degrés Celsius dans la région supérieure connue sous le nom de thermosphère. C'est la région dans laquelle volent les engins spatiaux tels que les satellites et la Station spatiale internationale. En orbite autour de jeunes étoiles avec des niveaux d'activité élevés, les thermosphères des planètes sont chauffées à des températures beaucoup plus élevées qui, dans des cas extrêmes, peut éloigner le gaz de la planète. La rapidité avec laquelle les atmosphères dans ces cas sont perdues n'a jusqu'à présent pas été explorée en détail pour les planètes semblables à la Terre avec des atmosphères semblables à la Terre.

    Des chercheurs basés à l'Université de Vienne et à l'Institut de recherche spatiale de l'ÖAW à Graz ont calculé pour la première fois à quelle vitesse une atmosphère semblable à la Terre serait perdue à partir d'une planète en orbite autour d'une jeune étoile très active. Leurs calculs ont montré que des pertes hydrodynamiques extrêmes de l'atmosphère auraient lieu, entraînant la disparition complète d'une atmosphère semblable à la Terre, en moins d'un million d'années, qui pour l'évolution d'une planète est presque instantanée.

    Ces résultats ont des implications importantes pour l'évolution précoce de la Terre et pour la possibilité que des atmosphères semblables à la Terre se forment autour des naines M. Pour la Terre, l'explication la plus probable pour laquelle l'atmosphère n'a pas été perdue est que l'atmosphère primitive était dominée par le dioxyde de carbone, qui refroidit la haute atmosphère en émettant un rayonnement infrarouge vers l'espace, le protégeant ainsi de l'échauffement dû à la forte activité du soleil primitif. L'atmosphère terrestre n'aurait pas pu devenir dominée par l'azote, tel qu'il est aujourd'hui, jusqu'après plusieurs centaines de millions d'années, lorsque l'activité du Soleil a diminué à des niveaux beaucoup plus bas.

    Plus dramatiquement, les résultats de cette étude impliquent que pour les planètes en orbite autour d'étoiles naines M, ils ne peuvent former des atmosphères et des surfaces semblables à celles de la Terre qu'après la diminution des niveaux d'activité des étoiles, qui peut prendre jusqu'à plusieurs milliards d'années. Il est plus probable que de nombreuses planètes en orbite autour d'étoiles naines M ont une atmosphère très mince ou peut-être pas d'atmosphère. Dans les deux cas, la formation de vie dans de tels systèmes semble moins probable qu'on ne le croyait auparavant.


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