Un rendu artistique d'une série de puissantes éruptions stellaires. Crédit :Goddard Space Flight Center/S de la NASA. Wiessinger
Bien que violent et imprévisible, les éruptions stellaires émises par l'étoile hôte d'une planète n'empêchent pas nécessairement la vie de se former, selon une nouvelle étude de la Northwestern University.
Émis par les étoiles, les éruptions stellaires sont des éclairs soudains d'imagerie magnétique. Sur Terre, les éruptions solaires endommagent parfois les satellites et perturbent les communications radio. Ailleurs dans l'univers, les fusées stellaires robustes ont également la capacité d'épuiser et de détruire les gaz atmosphériques, comme l'ozone. Sans l'ozone, des niveaux nocifs de rayonnement ultraviolet (UV) peuvent pénétrer dans l'atmosphère d'une planète, diminuant ainsi ses chances d'abriter la vie en surface.
En combinant la chimie atmosphérique et la modélisation climatique en 3D avec les données d'éruption observées d'étoiles lointaines, une équipe dirigée par Northwestern a découvert que les éruptions stellaires pourraient jouer un rôle important dans l'évolution à long terme de l'atmosphère et de l'habitabilité d'une planète.
"Nous avons comparé la chimie atmosphérique des planètes connaissant des éruptions fréquentes avec des planètes ne connaissant aucune éruption. La chimie atmosphérique à long terme est très différente, " a déclaré Howard Chen de Northwestern, le premier auteur de l'étude. "Les éruptions continues entraînent en fait la composition atmosphérique d'une planète vers un nouvel équilibre chimique."
"Nous avons découvert que les éruptions stellaires n'excluent peut-être pas l'existence de la vie, " a ajouté Daniel Horton, l'auteur principal de l'étude. "Dans certains cas, le torchage n'érode pas tout l'ozone atmosphérique. La vie à la surface pourrait encore avoir une chance de se battre. »
L'étude sera publiée le 21 décembre dans la revue Astronomie de la nature . Il s'agit d'un effort conjoint des chercheurs de Northwestern, Université du Colorado à Boulder, Université de Chicago, Massachusetts Institute of Technology et NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).
Horton est professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern. Chen est titulaire d'un doctorat. candidat au groupe de recherche sur le changement climatique de Horton et futur chercheur de la NASA.
Importance des fusées éclairantes
Toutes les étoiles, y compris notre propre soleil, éclatent, ou libérer au hasard l'énergie stockée. Heureusement pour les Terriens, les éruptions solaires ont généralement un impact minimal sur la planète.
Une éruption de filament du soleil, accompagné d'éruptions solaires. Crédit :NASA/GSFC/SDO
"Notre soleil est plutôt un gentil géant, " a déclaré Allison Youngblood, astronome à l'Université du Colorado et co-auteur de l'étude. "C'est plus vieux et pas aussi actif que les étoiles plus jeunes et plus petites. La Terre a aussi un fort champ magnétique, qui dévie les vents destructeurs du soleil."
Malheureusement, la plupart des exoplanètes potentiellement habitables ne sont pas aussi chanceuses. Pour que les planètes abritent potentiellement la vie, ils doivent être assez près d'une étoile pour que leur eau ne gèle pas, mais pas si près que l'eau se vaporise.
"Nous avons étudié des planètes en orbite dans les zones habitables des étoiles naines M et K, les étoiles les plus communes de l'univers, " dit Horton. " Les zones habitables autour de ces étoiles sont plus étroites parce que les étoiles sont plus petites et moins puissantes que les étoiles comme notre soleil. D'un autre côté, On pense que les étoiles naines M et K ont une activité de torchage plus fréquente que notre soleil, et il est peu probable que leurs planètes verrouillées par les marées aient des champs magnétiques aidant à dévier leurs vents stellaires. »
Chen et Horton ont précédemment mené une étude des moyennes climatiques à long terme des systèmes stellaires nains M. Fusées éclairantes, cependant, se produire sur des échelles de temps de plusieurs heures ou jours. Bien que ces brèves échelles de temps puissent être difficiles à simuler, l'incorporation des effets des éruptions est importante pour former une image plus complète des atmosphères des exoplanètes. Les chercheurs y sont parvenus en incorporant les données d'éruption du Transiting Exoplanet Satellite Survey de la NASA, lancé en 2018, dans leurs simulations de modèles.
Utiliser des fusées éclairantes pour détecter la vie
S'il y a de la vie sur ces exoplanètes naines M et K, des travaux antérieurs émettent l'hypothèse que les éruptions stellaires pourraient faciliter leur détection. Par exemple, les éruptions stellaires peuvent augmenter l'abondance des gaz indicateurs de vie (tels que le dioxyde d'azote, protoxyde d'azote et acide nitrique) de niveaux imperceptibles à détectables.
« Les événements météorologiques spatiaux sont généralement considérés comme un obstacle à l'habitabilité, ", a déclaré Chen. "Mais notre étude montre quantitativement que certaines conditions météorologiques spatiales peuvent en fait nous aider à détecter les signatures de gaz importants qui pourraient signifier des processus biologiques."
Cette étude a impliqué des chercheurs d'horizons et d'expertises très divers, y compris les climatologues, scientifiques des exoplanètes, astronomes, théoriciens et observateurs.
"Ce projet est le résultat d'un fantastique travail d'équipe collectif, " a déclaré Eric T. Wolf, un scientifique planétaire à CU Boulder et un co-auteur de l'étude. "Notre travail met en évidence les avantages des efforts interdisciplinaires lors de l'étude des conditions sur les planètes extrasolaires."
