L'année dernière a été une période passionnante pour ceux qui sont engagés dans la chasse aux planètes extra-solaires et aux mondes potentiellement habitables. En août 2016, des chercheurs de l'Observatoire européen austral (ESO) ont confirmé l'existence de l'exoplanète la plus proche de la Terre (Proxima b) encore découverte. Cela a été suivi quelques mois plus tard (février 2017) avec l'annonce d'un système à sept planètes autour de TRAPPIST-1.

La découverte de ces planètes extra-solaires et d'autres (et de leur potentiel d'accueil de la vie) était un thème primordial lors de la conférence Breakthrough Discuss de cette année. Se déroulant entre le 20 et le 21 avril, la conférence était organisée par le département de physique de l'université de Stanford et parrainée par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Breakthrough Initiatives.

Fondée en 2015 par Yuri Milner et son épouse Julia, Breakthrough Initiatives a été créée pour encourager l'exploration d'autres systèmes stellaires et la recherche d'intelligence extraterrestre (SETI). En plus de préparer ce qui pourrait très bien être la première mission vers un autre système stellaire (Breakthrough Starshot), ils développent également ce qui sera la recherche la plus avancée au monde de civilisations extraterrestres (Breakthrough Listen).

Le premier jour de la conférence a présenté des présentations portant sur les récentes découvertes d'exoplanètes autour des étoiles de type M (alias naines rouges) et sur les stratégies possibles qui seront utilisées pour les étudier. En plus d'aborder la pléthore de planètes terrestres découvertes autour de ces types d'étoiles ces dernières années, les présentations ont également porté sur comment et quand la vie pourrait être confirmée sur ces planètes.

L'une de ces présentations était intitulée "Observations SETI de Proxima b et d'étoiles à proximité", qui a été accueilli par le Dr Svetlana Berdyugina. En plus d'être professeur d'astrophysique à l'Université de Fribourg et membre du Kiepenheuer Institute for Solar Physics, Le Dr Berdyugina est également l'un des membres fondateurs de la Planets Foundation - une équipe internationale de professeurs, astrophysiciens, ingénieurs, entrepreneurs et scientifiques dédiés au développement de télescopes avancés.

Comme elle l'a indiqué au cours de la présentation, les mêmes instruments et méthodes utilisés pour étudier et caractériser les étoiles lointaines pourraient être utilisés pour confirmer la présence de continents et de végétation à la surface d'exoplanètes lointaines. La clé ici - comme l'ont démontré des décennies d'observation de la Terre - est d'observer la lumière réfléchie (ou "courbe de lumière") provenant de leurs surfaces.

Les mesures de la courbe de lumière d'une étoile sont utilisées pour déterminer à quel type de classe appartient une étoile et quels processus sont à l'œuvre en son sein. Les courbes de lumière sont également couramment utilisées pour discerner la présence de planètes autour des étoiles – aka. la méthode de transit, où une planète transitant devant une étoile provoque une baisse mesurable de sa luminosité - ainsi que la détermination de la taille et de la période orbitale de la planète.

Lorsqu'il est utilisé pour l'astronomie planétaire, mesurer la courbe de lumière de mondes comme Proxima b pourrait non seulement permettre aux astronomes de faire la différence entre les masses terrestres et les océans, mais aussi de discerner la présence de phénomènes météorologiques. Ceux-ci incluraient des nuages, variations périodiques de l'albédo (c'est-à-dire changement saisonnier), et même la présence de formes de vie photosynthétiques (aka. plantes).

Par exemple, et illustré par le schéma ci-dessus, la végétation verte absorbe presque tout le rouge, parties vertes et bleues (RVB) du spectre, mais réfléchit la lumière infrarouge. Ce type de procédé est utilisé depuis des décennies par les satellites d'observation de la Terre pour suivre les phénomènes météorologiques, mesurer l'étendue des forêts et de la végétation, suivre l'expansion des centres de population, et surveiller la croissance des déserts.

En outre, la présence de biopigments causés par la chlorophylle signifie que la lumière RVB réfléchie serait fortement polarisée tandis que la lumière UR serait faiblement polarisée. Cela permettra aux astronomes de faire la différence entre la végétation et quelque chose qui est simplement de couleur verte. Pour recueillir ces informations, elle a déclaré, nécessitera le travail de télescopes hors axe qui sont à la fois grands et à fort contraste.

Ceux-ci devraient inclure le télescope Colossus, un projet de télescope massif dirigé par la Planets Foundation – et pour lequel le Dr Berdyugina est le chef de projet. Une fois complété, Colossus sera le plus grand télescope optique et infrarouge au monde, sans oublier le plus grand télescope optimisé pour détecter la vie extrasolaire et les civilisations extraterrestres.

Il se compose de 58 télescopes indépendants hors axe de 8 mètres, qui fusionnent efficacement leur télescope-interférométrie pour offrir une résolution effective de 74 mètres. Au-delà du Colosse, la Planets Foundation est également responsable de l'ExoLife Finder (ELF). Ce télescope de 40 m utilise bon nombre des mêmes technologies que celles utilisées dans Colossus, et devrait être le premier télescope à créer des cartes de surface des exoplanètes proches.

Et puis il y a le télescope Polarized Light from Atmospheres of Nearby Extra-Terrestrial Planets (PLANÈTES), qui est actuellement en construction à Haleakala, Hawaï (qui devrait être achevé d'ici janvier 2018). Ici aussi, ce télescope est un démonstrateur technologique pour ce qui finira par faire de Colossus une réalité.

Au-delà de la Fondation Planètes, d'autres télescopes de nouvelle génération devraient également mener des études spectroscopiques de haute qualité d'exoplanètes lointaines. Le plus célèbre d'entre eux est sans doute le télescope James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu l'année prochaine.