Dans les années récentes, le nombre de planètes extra-solaires découvertes autour de type M (étoiles naines rouges) à proximité a considérablement augmenté. Dans de nombreux cas, ces planètes confirmées ont été "comme la Terre, ", ce qui signifie qu'elles sont terrestres (c'est-à-dire rocheuses) et de taille comparable à la Terre. Ces découvertes ont été particulièrement excitantes car les étoiles naines rouges sont les plus courantes dans l'univers - représentant 85 % des étoiles de la seule Voie lactée.

Malheureusement, de nombreuses études ont été menées récemment qui indiquent que ces planètes peuvent ne pas avoir les conditions nécessaires pour soutenir la vie. Le dernier vient de l'Université de Harvard, où le chercheur postdoctoral Manasvi Lingam et le professeur Abraham Loeb démontrent que les planètes autour des étoiles de type M peuvent ne pas recevoir suffisamment de rayonnement de leurs étoiles pour que la photosynthèse se produise.

Mettre tout simplement, on pense que la vie sur Terre est apparue il y a entre 3,7 et 4,1 milliards d'années (à la fin de l'Hadéen ou au début de l'Éon Archéen), à une époque où l'atmosphère de la planète aurait été toxique pour la vie aujourd'hui. Entre 2,9 et 3 milliards d'années, des bactéries photosynthétiques ont commencé à apparaître et ont commencé à enrichir l'atmosphère en oxygène gazeux.

Par conséquent, La Terre a connu ce qu'on appelle le "Grand événement d'oxydation" il y a environ 2,3 milliards d'années. Pendant ce temps, les organismes photosynthétiques ont progressivement converti l'atmosphère terrestre d'une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone et de méthane à une atmosphère composée d'azote et d'oxygène (~78 pour cent et 21 pour cent, respectivement).

Assez intéressant, on pense que d'autres formes de photosynthèse sont apparues encore plus tôt que la photosynthèse de la chlorophylle. Il s'agit notamment de la photosynthèse rétinienne, qui a émergé ca. Il y a 2,5 à 3,7 milliards d'années et existe encore aujourd'hui dans des environnements de niche limités. Comme le nom le suggère, ce processus repose sur le rétinal (un type de pigment violet) pour absorber l'énergie solaire dans la partie jaune-vert du spectre visible (400 à 500 nm).

Il y a aussi la photosynthèse anoxygénique (où le dioxyde de carbone et deux molécules d'eau sont traités pour créer du formaldéhyde, eau et oxygène gazeux), qui est censé être entièrement antérieur à la photosynthèse oxygénée. Comment et quand différents types de photosynthèse ont émergé sont essentiels pour comprendre quand la vie sur Terre a commencé. Comme le professeur Loeb l'a expliqué à Universe Today par e-mail :

« « La photosynthèse » signifie « assembler » (synthèse) par la lumière (photo). C'est un procédé utilisé par les plantes, des algues ou des bactéries pour convertir la lumière du soleil en énergie chimique qui alimente leurs activités. L'énergie chimique est stockée dans des molécules à base de carbone, qui sont synthétisés à partir de dioxyde de carbone et d'eau. Ce processus libère souvent de l'oxygène comme sous-produit, ce qui est nécessaire à notre existence. Globalement, la photosynthèse fournit tous les composés organiques et la plupart de l'énergie nécessaire à la vie telle que nous la connaissons sur la planète Terre. La photosynthèse est apparue relativement tôt dans l'histoire de l'évolution de la Terre."

Des études comme celles-ci, qui examinent le rôle joué par la photosynthèse, ne sont pas seulement importants parce qu'ils nous aident à comprendre comment la vie a émergé sur Terre. En outre, ils pourraient également nous aider à comprendre si la vie pourrait ou non émerger sur des planètes extra-solaires, et dans quelles conditions cela pourrait avoir lieu.

Leur étude, intitulé "La photosynthèse sur les planètes habitables autour des étoiles de faible masse, " est récemment apparu en ligne et a été soumis au Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . Pour le plaisir de leur étude, Lingam et Loeb ont cherché à contraindre le flux de photons des étoiles de type M pour déterminer si la photosynthèse est possible sur les planètes telluriques qui orbitent autour des étoiles naines rouges. Comme Loeb l'a déclaré :

"Dans notre article, nous avons cherché à savoir si la photosynthèse peut se produire sur les planètes dans la zone habitable autour des étoiles de faible masse. Cette zone est définie comme la plage de distances de l'étoile où la température de surface de la planète permet l'existence d'eau liquide et la chimie de la vie telle que nous la connaissons. Pour les planètes de cette zone, nous avons calculé le flux ultraviolet (UV) éclairant leur surface en fonction de la masse de leur étoile hôte. Les étoiles de faible masse sont plus froides et produisent moins de photons UV par quantité de rayonnement."

Conformément aux découvertes récentes impliquant des étoiles naines rouges, leur étude s'est concentrée sur les « analogues de la Terre, " planètes qui ont les mêmes paramètres physiques de base que la Terre - c'est-à-dire le rayon, Masse, composition, température effective, albédo, etc. Comme les limites théoriques de la photosynthèse autour d'autres étoiles ne sont pas bien comprises, ils ont également travaillé avec les mêmes limites que celles sur Terre - entre 400 et 750 nm.

De là, Lingam et Loeb ont calculé que les étoiles de type M de faible masse seraient incapables de dépasser le flux UV minimum requis pour assurer une biosphère similaire à celle de la Terre. Comme Loeb l'a illustré :

"Cela implique que les planètes habitables découvertes au cours des dernières années autour des étoiles naines voisines, Proxima Centauri (étoile la plus proche du Soleil, à 4 années-lumière, 0,12 masse solaire, avec une planète habitable, Proxima b) et TRAPPIST-1 (à 40 années-lumière, 0,09 masse solaire, avec trois planètes habitables TRAPPIST-1e, F, g), n'ont probablement pas de biosphère semblable à la Terre. Plus généralement, les études spectroscopiques de la composition des atmosphères des planètes qui transitent par leurs étoiles (comme TRAPPIST-1) sont peu susceptibles de trouver des biomarqueurs, comme l'oxygène ou l'ozone, à des niveaux détectables. Si de l'oxygène est trouvé, son origine est probablement non biologique.

Naturellement, il y a des limites à ce genre d'analyse. Comme indiqué précédemment, Lingam et Loeb indiquent que les limites théoriques de la photosynthèse autour d'autres étoiles ne sont pas bien connues. Jusqu'à ce que nous en sachions plus sur les conditions planétaires et l'environnement radiatif autour des étoiles de type M, les scientifiques seront obligés d'utiliser des mesures basées sur notre propre planète.

Seconde, il y a aussi le fait que les étoiles de type M sont variables et instables par rapport à notre Soleil et connaissent des poussées périodiques. Citant d'autres recherches, Lingam et Loeb indiquent que ceux-ci peuvent avoir des effets à la fois positifs et négatifs sur la biosphère d'une planète. En bref, les éruptions stellaires pourraient fournir un rayonnement UV supplémentaire qui aiderait à déclencher la chimie prébiotique, mais pourrait également être préjudiciable à l'atmosphère d'une planète.

Néanmoins, à moins d'études plus approfondies des planètes extrasolaires qui orbitent autour d'étoiles naines rouges, les scientifiques sont obligés de s'appuyer sur des évaluations théoriques de la probabilité de vie sur ces planètes. Quant aux résultats présentés dans cette étude, ils sont encore une autre indication que les systèmes d'étoiles naines rouges ne sont peut-être pas l'endroit le plus probable pour trouver des mondes habitables.

Si vrai, ces résultats pourraient également avoir des implications drastiques dans la recherche d'intelligence extraterrestre (SETI). "Étant donné que l'oxygène produit par la photosynthèse est un pré-requis pour une vie complexe telle que les humains sur Terre, il faudra aussi que l'intelligence technologique évolue, " dit Loeb. " A son tour, l'émergence de ce dernier ouvre la possibilité de trouver la vie via des signatures technologiques telles que des signaux radio ou des artefacts géants. »

Pour l'instant, la recherche de planètes habitables et de vie continue d'être informée par des modèles théoriques qui nous disent ce qu'il faut rechercher. À la fois, ces modèles continuent d'être basés sur « la vie telle que nous la connaissons », c'est-à-dire en utilisant des analogues de la Terre et des espèces terrestres comme exemples. Heureusement, les astronomes espèrent en apprendre beaucoup plus dans les années à venir grâce au développement d'instruments de nouvelle génération.