Au sein du système solaire, la plupart de nos recherches astrobiologiques visent Mars, qui est considérée comme le corps le plus habitable au-delà de la Terre. Cependant, les efforts futurs visent à explorer des satellites glacés dans le système solaire externe qui pourraient également être habitables (comme Europe, Encelade, Titan, etc.). Cette dichotomie entre les planètes terrestres (rocheuses) qui orbitent dans les zones habitables (HZ) de leur système et les lunes glacées qui orbitent plus loin de leurs étoiles mères devrait éclairer les futures enquêtes sur les planètes extrasolaires et la recherche en astrobiologie.

En fait, certains pensent que les exomoons peuvent jouer un rôle vital dans l'habitabilité des exoplanètes et pourraient également être un bon endroit pour rechercher la vie au-delà du système solaire. Dans une nouvelle étude, une équipe de chercheurs a étudié comment l'orbite des exomoons autour de leurs corps parents pourrait entraîner (et limiter) le réchauffement des marées - où l'interaction gravitationnelle conduit à une activité géologique et à un réchauffement à l'intérieur. Ceci, à son tour, pourrait aider les chasseurs d'exoplanètes et les astrobiologistes à déterminer quelles exolunes sont les plus susceptibles d'être habitables.

La recherche a été menée par l'étudiant diplômé Armen Tokadjian et le professeur Anthony L. Piro de l'Université de Californie du Sud (USC) et des observatoires de la Carnegie Institution for Science. L'article qui décrit leurs découvertes ("Tidal Heating of Exomoons in Resonance and Implications for Detection") est récemment apparu en ligne et a été soumis pour publication dans le Astronomical Journal . Leur analyse a été largement inspirée par la présence de systèmes lunaires multiplanétaires dans le système solaire, tels que ceux qui orbitent autour de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Dans de nombreux cas, on pense que ces lunes glacées ont des océans intérieurs résultant du réchauffement des marées, où l'interaction gravitationnelle avec une planète plus grande conduit à une action géologique à l'intérieur. Ceci, à son tour, permet aux océans liquides d'exister en raison de la présence d'évents hydrothermaux à la frontière noyau-manteau. La chaleur et les produits chimiques que ces évents libèrent dans les océans pourraient rendre ces "mondes océaniques" potentiellement habitables, ce que les scientifiques espèrent étudier depuis des décennies. Comme Tokadjian l'a expliqué à Universe Today par e-mail :

"En termes d'astrobiologie, le réchauffement des marées peut augmenter la température de surface d'une lune à une plage où l'eau liquide peut exister. Ainsi, même les systèmes en dehors de la zone habitable peuvent justifier d'autres études astrobiologiques. Par exemple, Europe abrite un océan liquide en raison des interactions des marées. avec Jupiter, bien qu'il se trouve en dehors de la ligne de glace du système solaire."

Compte tenu de l'abondance des "mondes océaniques" dans le système solaire, il est probable que des planètes et des systèmes multi-lunes similaires puissent être trouvés dans toute notre galaxie. Comme Piro l'a expliqué à Universe Today par e-mail, la présence d'exolunes a de nombreuses implications importantes pour la vie, notamment :

• Les grandes lunes comme la nôtre peuvent stabiliser l'inclinaison axiale de la planète, de sorte que la planète a des saisons régulières
• Les interactions de marée peuvent empêcher les planètes de se verrouiller avec leur étoile hôte, ce qui a un impact sur le climat
• Les lunes peuvent chauffer une planète par marée, l'aidant à maintenir un noyau en fusion, ce qui a de nombreuses implications géologiques
• Lorsqu'une planète gazeuse se trouve dans la zone habitable d'une étoile, la lune elle-même peut héberger la vie (pensez à Endor ou Pandora)

Au cours des dernières décennies, les géologues et les astrobiologistes ont émis l'hypothèse que la formation de la lune (il y a environ 4,5 milliards d'années) a joué un rôle majeur dans l'émergence de la vie. Notre champ magnétique planétaire est le résultat de la rotation de son noyau externe en fusion autour d'un noyau interne solide et dans le sens opposé à la rotation de la planète. La présence de ce champ magnétique protège la Terre des rayonnements nocifs et c'est ce qui a permis à notre atmosphère de rester stable au fil du temps, et non lentement dépouillée par le vent solaire (ce qui était le cas avec Mars).

En bref, les interactions entre une planète et ses satellites peuvent affecter l'habitabilité des deux. Comme Tokadjian et Piro l'ont montré dans un article précédent utilisant deux exoplanètes candidates comme exemple (Kepler-1708 b-i et Kepler-1625 b-i), la présence d'exolunes peut même être utilisée pour explorer l'intérieur des exoplanètes. Dans le cas des systèmes multi-lunes, ont déclaré Tokadjian et Piro, la quantité de réchauffement des marées dépend de plusieurs facteurs. Comme l'illustre Piro :

"Lorsqu'une planète augmente les marées sur une lune, une partie de l'énergie stockée par la déformation est transférée pour chauffer la lune. Ce processus dépend de nombreux facteurs, notamment la structure intérieure et la taille de la lune, la masse de la planète, la planète -la séparation de la lune et l'excentricité orbitale de la lune. Dans un système à plusieurs lunes, l'excentricité peut être excitée à des valeurs relativement élevées si les lunes sont en résonance, ce qui entraîne un réchauffement important des marées."

"Dans le travail d'Armen, il montre bien, par analogie avec le réchauffement des marées que nous voyons pour Io autour de Jupiter, que les interactions résonnantes entre plusieurs lunes peuvent efficacement chauffer les exomoons. Par "résonant", nous entendons le cas où les périodes des lunes obéissent à un entier multiples (comme 2 contre 1 ou 3 contre 2) de sorte que leurs orbites gravitationnellement se "coupent" régulièrement."

Dans leur article, Tokadjian et Piro ont considéré les lunes dans une résonance orbitale 2:1 autour de planètes de taille et de type variables (c'est-à-dire des planètes rocheuses plus petites aux géantes gazeuses de type Neptune et Super-Jupiters). Selon leurs résultats, le plus grand réchauffement des marées se produira dans les lunes qui orbitent autour de planètes rocheuses semblables à la Terre avec une période orbitale de deux à quatre jours. Dans ce cas, la luminosité de la marée était plus de 1000 fois supérieure à celle de Io et la température de la marée a atteint 480 K (~207 °C ; 404 °F).

Ces découvertes pourraient avoir des implications drastiques pour les futures enquêtes sur les exoplanètes et l'astrobiologie, qui s'étendent pour inclure la recherche d'exomoons. Alors que des missions comme Kepler ont détecté de nombreux candidats exomoons, aucun n'a été confirmé car les exomoons sont incroyablement difficiles à détecter à l'aide des méthodes conventionnelles et des instruments actuels. Comme l'a expliqué Tokadjian, le réchauffement des marées pourrait offrir de nouvelles méthodes de détection des exolunes :

"First, we have the secondary eclipse method, which is when a planet and its moon move behind a star resulting in a dip in stellar flux observed. If the moon is significantly heated, this secondary dip will be deeper than what is expected from the planet alone. Second, a heated moon will likely expel volatiles like sodium and potassium through volcanism much like the case of Io. Detecting sodium and potassium signatures in the atmospheres of exoplanets can be a clue for exomoon origin."

In the coming years, next-generation telescopes like the James Webb (which will be releasing its first images on July 12th) will rely on their combination of advanced optics, IR imaging, and spectrometers to detect chemical signatures from exoplanet atmospheres. Other instruments like the ESO's Extremely Large Telescope (ELT) will rely on adaptive optics that will allow for Direct Imaging of exoplanets. The ability to detect chemical signatures of exomoons will greatly increase their ability to find potential signs of life. + Explorer plus loin

These are the best places to search for habitable exomoons