Astronomie

Existe-t-il des caractéristiques communes aux planètes habitables ?

Existe-t-il des caractéristiques communes aux planètes habitables ?

Récemment, plus d'un millier d'exoplanètes ont été confirmées en un seul balayage ce qui est une énorme réussite et dans le mélange une douzaine de planètes possiblement habitables ont été confirmées ainsi que. Cela m'a fait me demander : existe-t-il des caractéristiques communes aux planètes (éventuellement) habitables ? Si c'est vrai, que sont-ils? Les scientifiques pourraient-ils utiliser ces caractéristiques pour les localiser ? Ou utilisent-ils déjà ces caractéristiques ?

REMARQUE: Les réponses peuvent aussi être théoriques !


Je pense que je vais répondre à votre question à partir de deux points de vue. Premièrement, que devons-nous mesurer sur une nouvelle exoplanète pour la considérer potentiellement habitable ? Gardez à l'esprit qu'en détectant ces quelque 1000 nouvelles exoplanètes, nous sommes allés jusqu'à montrer qu'elles existent (statistiquement) et à en mesurer certaines propriétés très très basiques. C'est sur ces propriétés très basiques que nous portons notre jugement d'habitabilité et des recherches et observations supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces suppositions. Lorsqu'une nouvelle exoplanète est annoncée, nous connaissons généralement les informations suivantes, que nous utilisons pour déterminer l'habitabilité :

  1. Distance de l'étoile. C'est une pièce cruciale du puzzle car elle nous indique généralement à quel point la planète est chaude ou froide. Nous supposons que la vie ne peut pas exister sur des planètes bouillantes ou glaciales. Cette information peut être déterminée soit par la méthode de la vitesse radiale, soit par la méthode du transit.
  2. Taille de la planète. Notez ici que la taille fait généralement référence au diamètre ou au rayon. Ceci est important car nous voulons généralement savoir quel type de planète nous avons détecté. Les géantes gazeuses sont, eh bien… géantes et inhospitalières à la vie telle que nous la connaissons. Nous voulons nous assurer que la planète que nous avons trouvée est suffisamment petite pour être probablement terrestre. Bien que la taille ne garantisse pas qu'il soit terrestre, c'est une pièce du puzzle. Nous pouvons mesurer la taille par la méthode du transit, mais ce processus comporte un certain degré d'incertitude car nous devons connaître la taille de l'étoile hôte avec un bon degré de précision, ce qui n'est pas toujours possible.
  3. Masse de la planète. C'est un élément crucial pour déterminer l'habitabilité. La taille à elle seule peut nous dire qu'une planète est ce que nous appelons une « Super Terre » ou « Sous-Neptune » en ce sens qu'elle est légèrement plus grande que notre propre planète. Le problème avec cela, c'est que si la planète se trouve à la frontière de taille entre la Terre et Neptune, comment pouvons-nous savoir si elle est rocheuse ou gazeuse ? Cela peut être résolu en regardant la masse, qui est déterminée par la méthode de la vitesse radiale. La masse combinée à la taille, nous donne la densité et la densité est un moyen infaillible de savoir si la planète est faite de matériaux denses ou de gaz légers.

C'est vraiment tout pour les informations de base glanées à partir de méthodes simples de détection de planètes. Si vous avez une distance par rapport à l'étoile, la taille et la masse (que vous pouvez obtenir à partir des méthodes de RV et de transit), vous pouvez présumer que la planète est semblable à la Terre et à une bonne température. C'est suffisant pour revendiquer une habitabilité potentielle, mais pas assez pour montrer qu'elle peut réellement soutenir la vie humaine. Pour cela, vous devez approfondir vos recherches sur la planète et montrer qu'elle remplit diverses autres conditions. Pour l'instant, certaines de ces conditions sont mesurables avec suffisamment de travail, d'autres non. Ces conditions peuvent inclure, sans s'y limiter :

  1. Une atmosphère avec de l'eau dedans. Nous avons la technologie pour mesurer ce fait, mais je dirai que c'est très très difficile à faire et je ne sais pas si quelqu'un a vraiment réussi à montrer que l'eau existe dans une atmosphère exoplanétaire (certains ont des preuves convaincantes cependant). Généralement, le processus pour ce faire consiste à mesurer le rayon de la planète en fonction de la longueur d'onde. Différentes longueurs d'onde de la lumière se réfracteront différemment dans l'atmosphère (comme dans un prisme) et vous mesurez donc un rayon différent de la planète (le rayon étant la taille physique de la planète plus l'étendue de l'atmosphère) à différentes longueurs d'onde. A partir de ces informations, vous pouvez modéliser de quoi l'atmosphère doit être constituée pour que le rayon change en fonction de la longueur d'onde. Le problème avec ce processus est qu'il nécessite de supprimer toutes les fausses détections possibles et d'avoir un excellent rapport signal sur bruit, ce qui est très difficile.
  2. Une magnétosphère. Nous croyons que c'est une nécessité pour la vie. Chaque seconde de chaque jour, notre planète est bombardée de particules de haute énergie provenant de notre Soleil. La plupart de ces particules sont déviées sans danger par notre magnétosphère et nous sommes donc protégés. Les planètes sans cette protection auraient du mal à héberger la vie car cette vie serait détruite par les radiations (ou du moins la vie comme nous). Il n'y a actuellement aucun moyen de détecter si une planète a une magnétosphère, bien que je pense qu'il y a des idées potentielles au tableau.
  3. La présence d'une lune. Celui-ci est un peu incertain. Certaines personnes diront que notre Lune a joué un rôle déterminant dans notre développement et pour la vie en général. L'argument est généralement que la Lune a aidé à stabiliser notre inclinaison et a ainsi maintenu nos saisons et la météo mondiale bien régulées. Bien que nous puissions exister sur une planète sans de telles conditions, certains pensent que la vie ne peut pas commencer sur une planète aussi dure sans cette lune régulatrice. Il y a aussi l'avantage que la Lune nous a protégés d'un grand nombre d'impacts en prenant le coup elle-même. Encore une fois, nous pourrions vivre sur la planète, mais l'absence de lune pourrait ne pas favoriser naturellement la croissance de la vie. Les lunes, en ce moment, sont hors de notre portée à détecter.

Il existe de nombreux autres facteurs pour déterminer si une planète est habitable, que ce soit par nous ou pour accueillir une nouvelle vie. La liste pourrait s'allonger encore et encore, mais ce sont les principaux points à mon avis.


Certaines des caractéristiques possibles sont énumérées ci-dessous.

  1. Distance de la planète à son étoile hôte. La planète est-elle dans la zone Goldie-lock ?

  2. Composition atmosphérique. Présence d'oxygène, d'azote, de CO2, de vapeurs d'eau. L'atmosphère épaisse peut protéger du rayonnement de l'étoile hôte.

  3. Masse de la planète. gravité superficielle.

  4. La planète est-elle verrouillée par la marée avec son étoile hôte.

  5. Orbite de la planète autour de son étoile hôte. Une orbite hautement elliptique peut être un problème (juste une supposition).

Les caractéristiques mentionnées ci-dessus sont relativement plus faciles à identifier avec les technologies actuelles que celles mentionnées ci-dessous :

  1. Présence d'eau liquide en surface.

  2. Vitesse du vent. (Des vitesses de vent très élevées comme sur Uranus peuvent rendre la vie impossible).

  3. Activités tectoniques, volcans actifs, croûte solide pour nous, habitants de la terre.

  4. Magnétosphère.


Exoplanètes ?

Pour faire simple, les exoplanètes sont des planètes qui ne sont pas à l'intérieur de notre système solaire. Ces planètes ont longtemps été théorisées dans la science-fiction et par d'éminents astronomes, mais il a fallu attendre 1992 pour la première confirmation d'une exoplanète, une planète désormais connue sous le nom de HIP 65426b. Près de 30 ans se sont écoulés depuis la première confirmation et au cours de cette période, 4 687 exoplanètes ont été découvertes, allant de planétésimaux de la moitié de la taille de notre lune à des planètes géantes 30 fois plus grandes que Jupiter, des systèmes en orbite autour d'étoiles binaires aux planètes autour de l'étoile la plus proche à Terre. Tout cela soulève cependant la question suivante : certains de ces endroits sont-ils habitables ?

Image vedette : impression d'artiste d'une exoplanète par l'ESO, CC BY-SA 4.0


Mondes habitables

L'objectif du programme Habitable Worlds est d'utiliser la connaissance de l'histoire de la Terre et de la vie qui s'y trouve comme guide pour déterminer les processus et les conditions qui créent et maintiennent des environnements habitables. Il s'agit également de rechercher des environnements habitables anciens et contemporains et d'explorer la possibilité d'une vie existante au-delà de la Terre.

Le programme des mondes habitables de la NASA comprend des éléments du programme d'astrobiologie, du programme d'exploration de Mars et du programme des planètes extérieures. Un objectif commun de ces programmes est d'identifier les caractéristiques et la répartition des environnements potentiellement habitables dans le système solaire et au-delà. Cette recherche est menée dans le contexte de l'exploration en cours par la NASA de notre voisinage stellaire et de l'identification des biosignatures pour in situ et les applications de télédétection.

Mondes Habitables : non sollicité dans ROSES -21

Cliquez ici pour consulter les informations ROSES 2021.

    Les organismes cibles pour cet élément de programme comprennent, sans s'y limiter :
  • Mars – le potentiel astrobiologique des environnements passés ou présents sur ou dans la surface ou le sous-sol martien.
  • Icy Worlds – le potentiel astrobiologique des mondes glacés du système solaire externe, notamment Europe, Ganymède, Encelade et Titan.
  • Exoplanètes habitables et/ou leurs lunes – Une exoplanète potentiellement habitable implique une planète avec des conditions à peu près comparables à celles de la Terre (c'est-à-dire un analogue de la Terre) et donc potentiellement favorable à la présence de la vie.

    Propositions sélectionnées de mondes habitables

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Les zones habitables de l'astrosphère affichent des caractéristiques affinées

Y aurait-il de la vie sur d'autres planètes ? La recherche en cours continue de fournir des données montrant à quel point notre planète est rare, voire unique. Les scientifiques ont identifié plusieurs « zones habitables », y compris la zone habitable de l'astrosphère, qui doivent être affinées afin de soutenir une vie complexe.

Deux études distinctes menées par des équipes de recherche en astrobiologie ont déterminé le nombre de planètes habitables potentielles dans la Voie lactée. Une étude a indiqué qu'il existe 45,5 milliards de planètes 1, l'autre estime le nombre à 40 milliards. 2 Ces gros calculs supposent que les systèmes planétaires de notre galaxie sont tout aussi abondants qu'ils le sont dans notre voisinage solaire. De plus, les deux études ne considèrent que la zone habitable d'eau liquide, une seule des huit zones habitables. Pour qu'une vie avancée existe sur une planète, elle doit résider dans les huit zones habitables connues :

  1. zone habitable de l'eau
  2. zone habitable ultraviolette
  3. zone habitable photosynthétique
  4. zone habitable d'ozone
  5. taux de rotation planétaire zone habitable
  6. zone habitable d'obliquité planétaire
  7. zone habitable de marée
  8. zone habitable de l'astrosphère

Précédent La nouvelle raison de croire d'aujourd'hui les articles traitent des zones habitables numéros 1, 2 et 7. Dans cet article, je discute du numéro 8, la zone habitable de l'astrosphère.

Les zones habitables de l'astrosphère sont les « cocons » de plasma taillés dans le milieu interstellaire par le vent d'une étoile, créant un espace dans lequel une planète pourrait éventuellement abriter la vie. Ces cocons agissent comme un tampon pour protéger les atmosphères et les surfaces planétaires de l'intensité du rayonnement cosmique à haute énergie, qui serait mortel pour la vie à la surface d'une planète.

Le tampon du vent d'une étoile, cependant, doit être juste. Un vent stellaire puissant générera un grand cocon de plasma, mais s'il est trop grand, cette planète vitale sera explosée avec suffisamment de particules de rayonnement stellaire pour limiter sérieusement la durée de vie des espèces avancées. D'un autre côté, si les vents stellaires produisent un cocon de plasma trop petit, la vie planétaire peut être exposée à un rayonnement cosmique mortel.

La taille de l'astrosphère d'une étoile dépend de sa masse, de son âge et de la densité du milieu interstellaire dans lequel elle réside. Étant donné que les étoiles sont sur des trajectoires orbitales autour du centre galactique, la densité moyenne interstellaire dans le voisinage d'une étoile donnée variera au cours de son orbite. La question de l'habitabilité est de savoir si, à n'importe quel moment de l'histoire brûlante d'une étoile, l'astrosphère de l'étoile est suffisamment petite pour limiter les dommages causés par le rayonnement stellaire à la vie et pourtant s'étend suffisamment loin pour inclure la région où l'eau liquide, ultraviolette, photosynthétique et les zones habitables de marée se chevauchent.

Pour qu'une vie existe, autre que les formes unicellulaires les plus primitives, les zones habitables de l'eau liquide, de l'ultraviolet, de la photosynthèse, de l'ozone et des marées doivent se chevaucher. Cela n'est possible que dans une minuscule région d'étoiles qui ont une masse identique à celle du Soleil. Comme l'ont démontré deux astronomes de l'Université de l'Arizona, pour une étoile de masse solaire, seule une rencontre rapprochée avec un nuage moléculaire dense fera s'effondrer l'astrosphère de cette étoile à une taille inférieure à l'ensemble de zones habitables qui se chevauchent. 3 Ils ont déterminé que les étoiles de masse solaire rencontreront ces événements de dégrillage environ 1 à 10 fois par milliard d'années. Les archives fossiles de la Terre révélant que des événements d'extinction de masse se sont produits, en moyenne, tous les 27 millions d'années au cours des 600 derniers millions d'années, 4 événements de dégrillage de l'astrosphère peuvent expliquer quelques-uns de ces épisodes.

Les humains ont la « bonne fortune » de vivre sur Terre au moment idéal de l'astrosphère dans l'histoire de la Terre. Nous sommes également extrêmement chanceux de vivre sur cette planète à une époque où les huit zones habitables connues se chevauchent. En revanche, aucune des 1792 planètes découvertes et mesurées en dehors de notre système solaire 5 ne montre que les huit zones habitables connues se chevauchent, ce qui signifie qu'aucune n'est un habitat possible pour une vie plus avancée que les bactéries primitives. Les preuves accumulées indiquent de plus en plus non pas 40 à 46 milliards de planètes « habitables », mais une seule. Ainsi, au lieu d'avoir la chance d'expliquer notre existence, un concepteur qui connaît tout des zones habitables (y compris celles qui restent à découvrir) et qui connaît l'évolution de la physique du système solaire doit avoir conçu la Terre et sa longue histoire de vie pour que les humains peut prospérer pendant cette brève période de temps.


Certaines planètes peuvent être meilleures pour la vie que la Terre

Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public

La Terre n'est pas nécessairement la meilleure planète de l'univers. Les chercheurs ont identifié deux douzaines de planètes en dehors de notre système solaire qui pourraient avoir des conditions plus propices à la vie que les nôtres. Certaines de ces étoiles en orbite peuvent être meilleures que même notre soleil.

Une étude dirigée par le scientifique de l'Université de l'État de Washington Dirk Schulze-Makuch récemment publiée dans la revue Astrobiologie détaille les caractéristiques des planètes potentielles « superhabitables », qui incluent celles qui sont plus anciennes, un peu plus grandes, légèrement plus chaudes et peut-être plus humides que la Terre. La vie pourrait également prospérer plus facilement sur des planètes qui entourent des étoiles à évolution plus lente et ayant une durée de vie plus longue que notre soleil.

Les 24 principaux prétendants aux planètes superhabitables sont tous à plus de 100 années-lumière, mais Schulze-Makuch a déclaré que l'étude pourrait aider à concentrer les efforts d'observation futurs, tels que le télescope spatial James Web de la NASA, l'observatoire spatial LUVIOR et l'espace PLATO de l'Agence spatiale européenne. télescope.

"Avec les prochains télescopes spatiaux à venir, nous obtiendrons plus d'informations, il est donc important de sélectionner certaines cibles", a déclaré Schulze-Makuch, professeur à la WSU et à l'Université technique de Berlin. "Nous devons nous concentrer sur certaines planètes qui ont les conditions les plus prometteuses pour une vie complexe. Cependant, nous devons faire attention à ne pas rester coincés à la recherche d'une seconde Terre car il pourrait y avoir des planètes qui pourraient être plus adaptées à la vie que la nôtre."

Pour l'étude, Schulze-Makuch, un géobiologiste expert en habitabilité planétaire s'est associé aux astronomes Rene Heller du Max Planck Institute for Solar System Research et Edward Guinan de l'Université de Villanova pour identifier les critères de superhabitabilité et rechercher parmi les 4 500 exoplanètes connues au-delà de notre planète solaire. système pour les bons candidats. L'habitabilité ne signifie pas que ces planètes ont définitivement la vie, simplement les conditions qui seraient propices à la vie.

Les chercheurs ont sélectionné des systèmes planète-étoile avec des planètes terrestres probables en orbite dans la zone habitable d'eau liquide de l'étoile hôte à partir des archives d'exoplanètes d'objets d'intérêt Kepler des exoplanètes en transit.

Bien que le soleil soit le centre de notre système solaire, il a une durée de vie relativement courte de moins de 10 milliards d'années. Comme il a fallu près de 4 milliards d'années avant qu'une forme de vie complexe n'apparaisse sur Terre, de nombreuses étoiles similaires à notre soleil, appelées étoiles G, pourraient manquer de carburant avant que la vie complexe puisse se développer.

En plus d'examiner des systèmes avec des étoiles G plus froides, les chercheurs ont également examiné des systèmes avec des étoiles naines K, qui sont un peu plus froides, moins massives et moins lumineuses que notre soleil. Les étoiles K ont l'avantage d'avoir une longue durée de vie de 20 à 70 milliards d'années. Cela permettrait aux planètes en orbite d'être plus âgées et donnerait à la vie plus de temps pour avancer vers la complexité actuellement trouvée sur Terre. Cependant, pour être habitables, les planètes ne doivent pas être si vieilles qu'elles aient épuisé leur chaleur géothermique et manquent de champs géomagnétiques protecteurs. La Terre a environ 4,5 milliards d'années, mais les chercheurs soutiennent que le point idéal pour la vie est une planète âgée de 5 à 8 milliards d'années.

La taille et la masse comptent aussi. Une planète 10 % plus grande que la Terre devrait avoir plus de terres habitables. Celui qui est environ 1,5 fois la masse de la Terre devrait conserver son chauffage intérieur par décroissance radioactive plus longtemps et aurait également une gravité plus forte pour retenir une atmosphère sur une période de temps plus longue.

L'eau est la clé de la vie et les auteurs soutiennent qu'un peu plus d'eau serait utile, en particulier sous forme d'humidité, de nuages ​​et d'humidité. Une température légèrement plus chaude dans l'ensemble, une température de surface moyenne d'environ 5 degrés Celsius (ou environ 8 degrés Fahrenheit) supérieure à celle de la Terre, ainsi que l'humidité supplémentaire, seraient également meilleures pour la vie. Cette préférence de chaleur et d'humidité est observée sur Terre avec la plus grande biodiversité dans les forêts tropicales humides que dans les zones plus froides et plus sèches.

Parmi les 24 meilleures planètes candidates, aucune d'entre elles ne répond à tous les critères des planètes superhabitables, mais une possède quatre des caractéristiques critiques, ce qui la rend peut-être beaucoup plus confortable pour la vie que notre planète d'origine.

"Il est parfois difficile de transmettre ce principe de planètes superhabitables car nous pensons avoir la meilleure planète", a déclaré Schulze-Makuch. "Nous avons un grand nombre de formes de vie complexes et diverses, et beaucoup peuvent survivre dans des environnements extrêmes. C'est bien d'avoir une vie adaptable, mais cela ne veut pas dire que nous avons le meilleur de tout."


L'algorithme d'IA de Brit uni enregistre 50 exoplanètes cachées dans les archives de l'espace Kepler

Mais les systèmes stellaires Kepler-34, -35, -38, -64 et -413 semblent inverser la tendance, selon une étude publiée dans le Frontiers in Astronomy and Space Sciences Journal. Ces systèmes éloignés, situés entre 2 764 et 5 933 années-lumière de la Terre dans les constellations de la Lyre et du Cygne, pourraient baigner leurs exoplanètes avec suffisamment de soleil et de chaleur pour que de l'eau liquide puisse exister sur leurs surfaces planétaires, bien qu'elles soient voisines de corps géants turbulents. .

"Nous savons depuis un certain temps que les systèmes stellaires binaires sans planètes géantes ont le potentiel d'abriter des mondes habitables", Ian Dobbs-Dixon, co-auteur de l'article et professeur agrégé de physique à l'Université de New York Abu Dhabi aux États-Unis "Ce que nous avons montré ici, c'est que dans une grande partie de ces systèmes, les planètes semblables à la Terre peuvent rester habitables même en présence de planètes géantes."

L'équipe a prédit la taille de la zone habitable de chaque système en examinant la masse, la luminosité et l'énergie des étoiles, ainsi que les orbites des planètes géantes qui les accompagnent. Plus la zone est grande, plus elle pourrait soutenir la vie sur des exoplanètes plus petites.

Mais avant que vous ne soyez trop enthousiasmé par l'idée d'une planète habitable semblable à Tatooine, un monde qui orbite autour d'étoiles jumelles dans l'univers fictif de Star Wars, les résultats de l'équipe sont purement spéculatifs pour le moment. Cela dépend s'il existe de vraies planètes semblables à la Terre qui se trouvent dans les zones habitables de ce système, aucune n'a encore été trouvée jusqu'à présent car elles sont plus difficiles à détecter.

"Notre meilleur candidat pour héberger un monde potentiellement habitable est le système binaire Kepler-38, à environ 3970 années-lumière de la Terre, et connu pour contenir une planète de la taille de Neptune", a ajouté Georgakarakos. "Notre étude confirme que même les systèmes d'étoiles binaires avec les planètes géantes sont des cibles de choix dans la recherche de la Terre 2.0. Attention Tatooine, nous arrivons !" ®


Ce court documentaire montre comment les astronomes espèrent trouver les prochaines planètes habitables

Il y a quelques décennies à peine, l'idée même qu'il y avait d'autres planètes en orbite autour d'étoiles à travers l'univers était quelque chose qui appartenait à la science-fiction. Cependant, des recherches récentes ont montré non seulement qu'il existe d'autres planètes, mais qu'elles sont extrêmement courantes. Le court documentaire La recherche de la Terre Proxima décrit les percées qui nous ont conduits à ces découvertes et comment un groupe d'astronomes envisage de rechercher des planètes habitables dans notre voisinage.

Des équipements tels que le vaisseau spatial Kepler nous ont aidés à trouver des planètes qui ne sont pas seulement des étoiles en orbite, mais qu'il existe des planètes de la bonne taille et à la bonne distance de leur étoile hôte pour potentiellement abriter des conditions semblables à celles de la Terre.

Il est difficile de détecter ces planètes semblables à la Terre : elles sont extrêmement faibles – un astronome a comparé cela à essayer de repérer une luciole sous un projecteur à 10 miles de distance. Heureusement, les étoiles proches rendent cette tâche un peu plus facile, et les astronomes veulent examiner de plus près Alpha Centauri A et B, nos plus proches voisins stellaires.

Le groupe espère que les progrès technologiques les aideront à aller au-delà de Kepler et à d'autres programmes qui les aideront à étudier directement Alpha Centauri.

Une idée qu'ils flottent est Mission Centaur, un petit télescope spatial conçu pour localiser toutes les planètes semblables à la Terre découvertes autour du système d'étoiles binaires. Le vaisseau spatial a la taille d'une machine à laver, et ils ont souligné la montée en puissance de fournisseurs spatiaux commerciaux tels que SpaceX en tant que partenaire potentiel pour mettre leur équipement en orbite.

Avec le grand nombre de planètes là-bas, on a l'impression que ce n'est qu'une question de temps avant qu'un monde semblable à la Terre (et potentiellement habitable) ne soit découvert. Peut-être que ce jour n'est pas si loin.


Méthodologie

Les observations de Proxima Centauri ont été prises avec le télescope Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) du CSIRO en Australie-Occidentale, le télescope Zadko de l'Université d'Australie-Occidentale et une suite d'autres instruments.

Le scientifique de l'Université d'Australie occidentale, le Dr Bruce Gendre, du Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav), a déclaré que la recherche aide à comprendre les effets dramatiques de la météo spatiale sur les systèmes solaires au-delà du nôtre.

« Comprendre la météo spatiale est essentiel pour comprendre comment notre propre planète biosphère a évolué – mais aussi pour ce qu'est l'avenir », a déclaré le Dr Gendre.

Le professeur Murphy a déclaré : « Il s'agit d'un résultat passionnant d'ASKAP. L'incroyable qualité des données nous a permis de visualiser l'éruption stellaire de Proxima Centauri sur toute son évolution avec des détails étonnants.

« Plus important encore, nous pouvons voir la lumière polarisée, qui est une signature de ces événements. C'est un peu comme regarder la star avec des lunettes de soleil. Une fois qu'ASKAP fonctionnera en mode levé complet, nous devrions être en mesure d'observer beaucoup plus d'événements sur les étoiles proches. »

Cela nous donnera une meilleure idée de la météo spatiale autour des étoiles proches.

D'autres installations, notamment le satellite de recherche de planètes Transiting Exoplanet Survey de la NASA et le télescope Zadko observés simultanément avec ASKAP, fournissent le lien crucial entre les sursauts radio et les puissantes éruptions optiques observées.

M. Zic a déclaré: "La probabilité que l'éruption solaire observée et le signal radio reçu de notre voisin soient pas connecté est beaucoup moins d'une chance sur 128 000.

La recherche montre que les planètes autour de Proxima Centauri peuvent subir une forte érosion atmosphérique, les laissant exposées à des rayons X et des rayons ultraviolets très intenses.

Mais pourrait-il y avoir des champs magnétiques protégeant ces planètes ?

M. Zic a déclaré : « Cela reste une question ouverte. Combien d'exoplanètes ont des champs magnétiques comme le nôtre ?

Jusqu'à présent, il n'y a eu aucune observation de champs magnétiques autour des exoplanètes et les trouver pourrait s'avérer difficile. M. Zic a déclaré qu'un moyen potentiel d'identifier les champs magnétiques distants serait de rechercher des aurores, comme celles autour de la Terre et également observées sur Jupiter.

"Mais même s'il y avait des champs magnétiques, étant donné la proximité stellaire des planètes de la zone habitable autour des étoiles naines M, cela pourrait ne pas suffire à les protéger", a déclaré M. Zic.


Existe-t-il des caractéristiques communes aux planètes habitables ? - Astronomie

Propriétés des planètes et des zones habitables

Points clés : qu'est-ce qu'une zone habitable est les conditions de base requises pour une vie possible

Nous nous tournons vers l'origine de la vie. D'après ce que nous avons appris, qu'est-ce qui rend une planète propice à la vie en premier lieu ? (de l'équipe d'engagement public du programme Navigator, NASA, http://planetquest.jpl.nasa.gov)

  • En orbite autour d'une étoile dont la production reste stable pendant des milliards d'années
  • Être à une distance de l'étoile qui lui permet d'atteindre une température appropriée afin que son eau de surface soit liquide et non gelée
  • Avoir une orbite circulaire, donc des conditions constantes prévalent pour toute son "année"
  • Ne pas orbiter autour d'une étoile trop proche d'une explosion cosmique comme une supernova
  • Être suffisamment éloigné des planètes massives pour qu'elles ne détournent pas continuellement les astéroïdes pour la heurter ou perturber fortement son orbite
  • Probablement pas si massif qu'il retient l'hydrogène et devienne une "géante gazeuse"
  • Peut-être est-il également essentiel d'avoir une planète massive bien en dehors de son orbite, comme Jupiter, pour détourner les astéroïdes potentiellement dévastateurs, ou pour les faire s'autodétruire (comme dans la ceinture d'astéroïdes).
  • Nous avons déjà discuté de la façon dont la distance au soleil et la masse d'une planète déterminent si elle peut retenir les gaz "légers" (ou n'importe quels gaz) dans son atmosphère. Une atmosphère comme celle de la Terre, dominée par l'azote et l'oxygène, exige que la planète ne soit pas trop massive ou qu'elle puisse également retenir de l'hydrogène et de l'hélium comme Jupiter, ou une masse trop faible pour que l'oxygène et l'azote s'échappent et que l'argon peut être retenu (comme sur Mars).
  • Les atmosphères massives piègent généralement la chaleur à la surface de la planète, en raison du réchauffement de la surface de la planète par la lumière du soleil et de l'absorption efficace du rayonnement infrarouge qu'elles émettent par certains gaz dans leurs atmosphères, comme le dioxyde de carbone. Si une planète est proche de son étoile, ce chauffage supplémentaire peut devenir important, chasser l'eau et entraîner plus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, augmentant le chauffage pour ce qu'on appelle un effet de serre incontrôlable, comme sur Vénus. Si la planète est plus éloignée, l'effet de serre peut juste la réchauffer légèrement pour rendre son climat plus agréable, comme sur Terre.
  • En fait, de grandes quantités d'eau doivent être disponibles sur la planète pour de nombreuses raisons. L'eau est essentielle aux réactions chimiques qui conduisent à la vie sur Terre et la maintiennent. L'eau semble être essentielle pour contrôler la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et éviter les effets de serre incontrôlables. L'eau joue également probablement un rôle dans la formation des roches de densité relativement faible qui forment les continents qui peuvent « flotter » à la surface et créer une tectonique des plaques.
  • Les planètes plus petites se refroidissent relativement vite et leurs noyaux se solidifient. Une fois que cela se produit, la planète ne peut plus entraîner de mouvements à grande échelle des continents par la tectonique des plaques. Si la planète conserve une atmosphère et a un "temps" avec de l'eau, par exemple, alors ses continents seront érodés et ne seront pas reconstruits, de sorte qu'elle se rapprochera lentement pour devenir parfaitement ronde. La quantité de terres au-dessus de ses océans diminuera, offrant moins de possibilités à la vie avancée d'errer. Ainsi, tout le schéma de l'activité géologique et la nature de la surface d'une planète sont fortement influencés par l'état de son intérieur - liquide ou solide.

Les découvertes de nouvelles planètes se poursuivent à un rythme incroyable (une dizaine par mois !). L'une des plus intrigantes est Kepler 452b, environ 60% plus grande que la Terre et en orbite autour d'une étoile légèrement plus vieille et plus brillante que le soleil, avec une "année" de 385 jours. (http://www.nasa.gov/press-release/nasa-kepler-mission-discovers-bigger-older-cousin-to-earth)

Il y a beaucoup de conditions pour une planète habitable, mais nous en connaissons certainement une. Regardons les défis que la vie a dû surmonter sur Terre. Par exemple, le soleil a considérablement vieilli depuis la formation de la terre. À mesure qu'une étoile de la séquence principale vieillit, sa pression intérieure augmente et elle devient plus lumineuse. La production d'énergie du soleil a probablement augmenté d'environ 30 % depuis la formation de la terre - suffisamment pour que les conditions changent suffisamment pour que la vie persiste.

Cependant, il ressort d'un certain nombre de preuves que la température à la surface de la terre était beaucoup plus stable que ne l'indiquerait la sortie du soleil ! Le dioxyde de carbone émis au début de l'activité volcanique intense peut avoir entraîné juste assez d'effet de serre supplémentaire au début pour réchauffer la température de surface à environ ses niveaux actuels, permettant à la vie d'évoluer pendant des milliards d'années dans un environnement relativement constant. Pourtant, obtenir les bonnes conditions pendant une si longue période doit encore réduire la zone habitable.

En comparaison avec les autres planètes, il est clair que des conditions assez particulières sur Terre rendent la vie possible ici ! Si toutes ces conditions sont réunies, la vie est-elle inévitable ou nécessite-t-elle autre chose ?? Ou sommes-nous trop restrictifs dans nos idées, trop liés à nos formes de vie particulières et à leurs exigences


Un système d'apprentissage automatique utilise la physique pour identifier les planètes habitables

Dans le cadre d'un effort visant à identifier des planètes lointaines propices à la vie, la NASA a mis en place un projet de crowdsourcing dans lequel des volontaires recherchent des images télescopiques à la recherche de disques de débris autour des étoiles, qui sont de bons indicateurs d'exoplanètes.

En utilisant les résultats de ce projet, les chercheurs du MIT ont maintenant formé un système d'apprentissage automatique pour rechercher lui-même les disques de débris. L'ampleur de la recherche exige l'automatisation : il y a près de 750 millions de sources lumineuses possibles dans les données accumulées grâce à la seule mission WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) de la NASA.

Lors des tests, le système d'apprentissage automatique était conforme aux identifications humaines des disques de débris dans 97 % des cas. Les chercheurs ont également entraîné leur système à évaluer les disques de débris en fonction de leur probabilité de contenir des exoplanètes détectables. Dans un article décrivant les nouveaux travaux dans la revue Astronomy and Computing, les chercheurs du MIT rapportent que leur système a identifié 367 objets célestes non examinés auparavant comme des candidats particulièrement prometteurs pour une étude plus approfondie.

Le travail représente une approche inhabituelle de l'apprentissage automatique, qui a été défendue par l'un des coauteurs de l'article, Victor Pankratius, chercheur principal à l'observatoire Haystack du MIT. En règle générale, un système d'apprentissage automatique passe au peigne fin une multitude de données d'entraînement, à la recherche de corrélations cohérentes entre les caractéristiques des données et une étiquette appliquée par un analyste humain - dans ce cas, des étoiles entourées de disques de débris.

Mais Pankratius soutient que dans les sciences, les systèmes d'apprentissage automatique seraient plus utiles s'ils incorporaient explicitement un peu de compréhension scientifique, pour aider à guider leurs recherches de corrélations ou identifier les écarts par rapport à la norme qui pourraient présenter un intérêt scientifique.

“The main vision is to go beyond what A.I. is focusing on today,” Pankratius says. “Today, we’re collecting data, and we’re trying to find features in the data. You end up with billions and billions of features. So what are you doing with them? What you want to know as a scientist is not that the computer tells you that certain pixels are certain features. You want to know ‘Oh, this is a physically relevant thing, and here are the physics parameters of the thing.’”

Classroom conception

The new paper grew out of an MIT seminar that Pankratius co-taught with Sara Seager, the Class of 1941 Professor of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, who is well-known for her exoplanet research. The seminar, Astroinformatics for Exoplanets, introduced students to data science techniques that could be useful for interpreting the flood of data generated by new astronomical instruments. After mastering the techniques, the students were asked to apply them to outstanding astronomical questions.

For her final project, Tam Nguyen, a graduate student in aeronautics and astronautics, chose the problem of training a machine-learning system to identify debris disks, and the new paper is an outgrowth of that work. Nguyen is first author on the paper, and she’s joined by Seager, Pankratius, and Laura Eckman, an undergraduate majoring in electrical engineering and computer science.

From the NASA crowdsourcing project, the researchers had the celestial coordinates of the light sources that human volunteers had identified as featuring debris disks. The disks are recognizable as ellipses of light with slightly brighter ellipses at their centers. The researchers also used the raw astronomical data generated by the WISE mission.

To prepare the data for the machine-learning system, Nguyen carved it up into small chunks, then used standard signal-processing techniques to filter out artifacts caused by the imaging instruments or by ambient light. Next, she identified those chunks with light sources at their centers, and used existing image-segmentation algorithms to remove any additional sources of light. These types of procedures are typical in any computer-vision machine-learning project.

Coded intuitions

But Nguyen used basic principles of physics to prune the data further. For one thing, she looked at the variation in the intensity of the light emitted by the light sources across four different frequency bands. She also used standard metrics to evaluate the position, symmetry, and scale of the light sources, establishing thresholds for inclusion in her data set.

In addition to the tagged debris disks from NASA’s crowdsourcing project, the researchers also had a short list of stars that astronomers had identified as probably hosting exoplanets. From that information, their system also inferred characteristics of debris disks that were correlated with the presence of exoplanets, to select the 367 candidates for further study.

“Given the scalability challenges with big data, leveraging crowdsourcing and citizen science to develop training data sets for machine-learning classifiers for astronomical observations and associated objects is an innovative way to address challenges not only in astronomy but also several different data-intensive science areas,” says Dan Crichton, who leads the Center for Data Science and Technology at NASA’s Jet Propulsion Laboratory. “The use of the computer-aided discovery pipeline described to automate the extraction, classification, and validation process is going to be helpful for systematizing how these capabilities can be brought together. The paper does a nice job of discussing the effectiveness of this approach as applied to debris disk candidates. The lessons learned are going to be important for generalizing the techniques to other astronomy and different discipline applications.”

“The Disk Detective science team has been working on its own machine-learning project, and now that this paper is out, we’re going to have to get together and compare notes,” says Marc Kuchner, a senior astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center and leader of the crowdsourcing disk-detection project known as Disk Detective. “I’m really glad that Nguyen is looking into this because I really think that this kind of machine-human cooperation is going to be crucial for analyzing the big data sets of the future.”