En ce qui concerne la recherche de la vie extraterrestre, les scientifiques ont tendance à être un peu géocentriques, c'est-à-dire qu'ils recherchent des planètes qui ressemblent à la nôtre. C'est compréhensible, vu que la Terre est la seule planète que nous connaissons qui supporte la vie. À la suite, ceux qui recherchent la vie extraterrestre ont recherché des planètes de nature terrestre (rocheuses), orbitent dans les zones habitables de leurs étoiles, et avoir suffisamment d'eau sur leurs surfaces.

Au cours de la découverte de plusieurs milliers d'exoplanètes, les scientifiques ont découvert que beaucoup peuvent en fait être des « mondes aquatiques » (des planètes où jusqu'à 50 % de leur masse est constituée d'eau). Cela soulève naturellement quelques questions, comme combien d'eau est trop, et trop de terres pourraient-elles aussi être un problème? Pour y remédier, une paire de chercheurs du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a mené une étude pour déterminer comment le rapport entre les masses d'eau et de terre peut contribuer à la vie.

L'étude - "Dépendance de l'activité biologique sur la fraction d'eau de surface des planètes", qui est en cours de révision pour publication avec The Astronomical Journal – a été rédigé par Manasvi Lingam, stagiaire postdoctoral à l'Institut de théorie et de calcul (ITC) du CfA, et Abraham Loeb – le directeur de l'ITC et la chaire Frank B. Baird Jr. des sciences à l'Université Harvard.

Pour commencer, Lingam et Loeb abordent la question du principe anthropique, qui a joué un rôle majeur dans l'astronomie et la recherche sur les exoplanètes. En bref, ce principe stipule que si les conditions sur Terre sont propices à s'adapter à la vie, alors il doit exister pour créer la vie. Étendu à l'univers entier, ce principe soutient que les lois de la physique existent telles qu'elles existent pour donner naissance à la vie.

Une autre façon de voir les choses est de considérer comment nos évaluations de la Terre tombent dans ce que l'on appelle les "effets de sélection d'observation" - où les résultats sont directement affectés par le type de méthode impliquée. Dans ce cas, les effets découlent du fait que notre recherche de la vie au-delà de la Terre et de notre système solaire nécessite l'existence d'un observateur correctement positionné.

En effet, nous avons tendance à supposer que les conditions de vie seront abondantes dans l'univers parce que nous les connaissons bien. Ces conditions la présence à la fois d'eau liquide et de masses terrestres, essentiels à l'émergence de la vie telle que nous la connaissons. Comme Lingam l'a expliqué à l'univers Today par e-mail, c'est l'une des manières dont le principe anthropique apparaît lors de la recherche de planètes potentiellement habitables :

"Le fait que les fractions terrestres et aquatiques soient comparables est révélateur d'effets de sélection anthropiques, c'est-à-dire, l'émergence des humains (ou d'observateurs conscients analogues) peut avoir été facilitée par un mélange approprié de terre et d'eau.

Cependant, en abordant les nombreuses super-Terres qui ont été découvertes dans d'autres systèmes stellaires, des analyses statistiques de leur densité moyenne ont montré que la majorité ont des fractions élevées de volatils. Un bon exemple est le système TRAPPIST-1, où la modélisation théorique de ses sept planètes de la taille de la Terre a indiqué qu'elles pourraient contenir jusqu'à 40 à 50 % d'eau en poids.

Ces "mondes aquatiques" auraient donc des océans très profonds et aucune masse continentale à proprement parler, ce qui pourrait avoir des conséquences dramatiques pour l'émergence de la vie. À la fois, les planètes qui ont peu ou pas d'eau à leur surface ne sont pas considérées comme de bons candidats à la vie, étant donné que l'eau est essentielle à la vie telle que nous la connaissons.

« Trop de masse continentale est un problème, car il limite la quantité d'eau de surface, rendant ainsi la plupart des continents très arides, " a déclaré Lingam. " Les écosystèmes arides sont généralement caractérisés par de faibles taux de production de biomasse sur Terre. Au lieu, si l'on considère le scénario inverse (c'est-à-dire principalement les océans), on rencontre un problème potentiel avec la disponibilité du phosphore, qui est l'un des éléments essentiels de la vie telle que nous la connaissons. D'où, cela pourrait entraîner un goulot d'étranglement sur la quantité de biomasse.

Pour répondre à ces possibilités, Lingam et Leob ont analysé comment des planètes avec trop d'eau ou de masse continentale pourraient affecter le développement des biosphères des exoplanètes. Comme Lingam l'a expliqué :

"[N] nous avons développé un modèle simple pour estimer quelle fraction de la terre sera aride (c'est-à-dire désertique) et relativement inhabitable. Pour le scénario avec des biosphères dominées par l'eau, la disponibilité du phosphore devient le facteur limitant. Ici, nous avons utilisé un modèle développé dans l'un de nos articles précédents qui prend en compte les sources et les puits de phosphore. Nous avons combiné ces deux cas, utilisé les données de la Terre comme référence, et ainsi déterminé comment les propriétés d'une biosphère générique dépendraient de la quantité de terre et d'eau. »

Ce qu'ils ont découvert, c'est qu'un équilibre prudent entre les masses continentales et les océans (un peu comme ce que nous avons ici sur Terre) est crucial pour l'émergence de biosphères complexes. Combiné avec des simulations numériques d'autres chercheurs, L'étude de Lingam et Loeb indique que des planètes comme la Terre - avec son rapport océans/masse continentale (environ 30:70) - sont probablement assez rares. Comme Lingam l'a résumé :

"Ainsi, la conclusion de base est que l'équilibre des fractions terre et eau ne peut pas être trop incliné dans un sens ou dans l'autre. Notre travail montre également que des événements évolutifs importants, comme l'augmentation du taux d'oxygène et l'émergence d'espèces technologiques, peut être affecté par la fraction terre-eau, et que la valeur optimale pourrait être proche de celle de la Terre."

Pour quelques temps, les astronomes ont recherché des exoplanètes où prévalent des conditions semblables à celles de la Terre. C'est ce qu'on appelle l'approche du « fruit à portée de main », où nous essayons de trouver la vie en recherchant des biosignatures que nous associons à la vie telle que nous la connaissons. Mais selon cette dernière étude, trouver de tels endroits pourrait être comme chercher des diamants bruts.

Les conclusions de l'étude pourraient également avoir des implications importantes en ce qui concerne la recherche d'intelligence extraterrestre, indiquant que c'est aussi assez rare. Heureusement, Lingam et Loeb admettent qu'on n'en sait pas assez sur les exoplanètes et leurs rapports eau/masse pour dire quoi que ce soit de façon concluante.

"Ce n'est pas possible, cependant, pour prédire comment cela affecte SETI de manière définitive, " a déclaré Lingam. " C'est parce que nous n'avons pas encore de contraintes d'observation appropriées sur les fractions terre-eau des exoplanètes, et il reste encore de nombreuses inconnues dans nos connaissances actuelles sur l'évolution des espèces technologiques (capables de participer au SETI).

À la fin, nous devons être patients et attendre que les astronomes en apprennent davantage sur les planètes extra-solaires et leurs environnements respectifs. Cela sera possible dans les années à venir grâce aux télescopes de nouvelle génération. Il s'agit notamment des télescopes au sol comme l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO et des télescopes spatiaux comme le James Webb Space Telescope (JWST) - qui devraient commencer leurs opérations en 2024 et 2021, respectivement.

Avec des améliorations technologiques et des milliers d'exoplanètes désormais disponibles pour l'étude, les astronomes ont commencé à passer du processus de découverte à la caractérisation. Dans les années à venir, ce que nous apprenons sur les atmosphères des exoplanètes contribuera grandement à prouver ou à réfuter nos modèles théoriques, espoirs et attentes. Temps donné, nous pourrons peut-être enfin déterminer à quel point la vie est abondante dans notre univers, et quelles formes cela peut prendre.