Les planètes sans étoiles pourraient avoir des lunes propices à la vie.

NOORDWIJK, PAYS-BAS — La vie pourrait naître dans les endroits les plus sombres : sur la lune d'une planète errante dans la galaxie sans étoile.

La lutte gravitationnelle entre une lune et sa planète peut maintenir certains satellites suffisamment chauds pour que de l'eau liquide puisse y exister - une condition largement considérée comme cruciale pour la vie. Maintenant, des simulations informatiques suggèrent que, avec la bonne orbite et atmosphère, certaines lunes orbitant des planètes abandonnées peuvent rester chaudes pendant plus d'un milliard d'années, a rapporté l'astrophysicienne Giulia Roccetti le 23 mars lors du Symposium PLANET-ESLAB 2023. Elle et ses collègues rapportent également leurs résultats le 20 mars dans l'International Journal of Astrobiology.

"Il pourrait y avoir de nombreux endroits dans l'univers où les conditions habitables peuvent être présentes", déclare Roccetti, de l'Observatoire européen austral à Garching, en Allemagne. Mais la vie a également besoin d'une stabilité à long terme. "Ce que nous cherchons, ce sont des endroits où ces conditions habitables peuvent être maintenues pendant des centaines de millions, voire des milliards, d'années".

L'habitabilité et la stabilité ne doivent pas nécessairement provenir d'un soleil proche. Les astronomes ont repéré environ 100 planètes sans étoiles, dont certaines ont peut-être été formées à partir de nuages ​​de gaz et de poussière de la manière dont les étoiles se forment, d'autres ayant probablement été éjectées de leurs systèmes solaires d'origine (SN: 7/24/17). Les simulations informatiques suggèrent qu'il peut y avoir autant de ces planètes flottantes libres que d'étoiles dans la galaxie.

Ces planètes orphelines pourraient également avoir des lunes - et en 2021, des chercheurs ont calculé que ces lunes n'ont pas besoin d'être des endroits froids et stériles.

Sauf si l'orbite d'une lune est un cercle parfait, la force gravitationnelle de sa planète la déforme continuellement. Les frictions qui en résultent à l'intérieur de la lune génèrent de la chaleur. Dans notre propre système solaire, ce processus se produit sur des lunes telles qu'Encelade de Saturne et Europa de Jupiter (SN: 11/6/17; SN: 8/6/20). Une atmosphère suffisamment épaisse pour piéger la chaleur, probablement dominée par le dioxyde de carbone, pourrait alors maintenir la surface suffisamment chaude pour que l'eau reste liquide. Cette eau pourrait provenir de réactions chimiques avec le dioxyde de carbone et l'hydrogène dans l'atmosphère, initiées par l'impact de particules chargées à haute vitesse venant de l'espace.

Mais une telle lune ne restera pas chaude pour toujours. Les mêmes forces gravitationnelles qui la réchauffent en font également une orbite circulaire. Progressivement, les va-et-vient de la gravité ressentis par la lune la déforment de moins en moins et la fourniture de chaleur par friction diminue.

Dans la nouvelle étude, Roccetti et ses collègues ont effectué 8 000 simulations informatiques d'une étoile semblable au Soleil avec trois planètes de la taille de Jupiter. Ces simulations ont montré que les planètes qui sont éjectées de leur système solaire navigueront souvent dans l'espace avec leurs lunes en remorque.

L'équipe a ensuite effectué des simulations de ces lunes, supposées être de la taille de la Terre, en tournant autour de leurs planètes selon l'orbite qu'elles ont obtenue lors de l'éjection. Le but était de voir si le chauffage gravitationnel se produisait et s'il durait suffisamment longtemps pour que la vie puisse potentiellement y trouver son origine. La Terre a peut-être acquis des conditions habitables en quelques centaines de millions d'années, bien que les premières preuves d'organismes vivants ici remontent à environ 1 milliard d'années après la formation de la planète (SN: 1/26/18).

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Parce qu'une atmosphère est cruciale pour la rétention de la chaleur, l'équipe a effectué ses calculs avec trois alternatives. Pour les lunes avec une atmosphère de même pression que celle de la Terre, la période d'habitabilité potentielle a duré au plus environ 50 millions d'années, a découvert l'équipe. Mais cela peut durer près de 300 millions d'années si la pression atmosphérique est 10 fois celle de la Terre, et environ 1,6 milliard d'années à des pressions 10 fois plus élevées encore. Ce montant de pression peut sembler extrême, mais c'est proche des conditions sur la planète de taille similaire Vénus.

La chaleur et l'eau pourraient ne pas suffire à permettre l'apparition d'organismes vivants. Les lunes de planètes flottantes libres "ne seront pas les endroits les plus favorables pour la vie à naître", déclare l'astrophysicien Alex Teachey, de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique de l'Academia Sinica à Taipei, à Taïwan.

"Je pense que les étoiles, en raison de leur production d'énergie incroyable et de leur longévité, seront de bien meilleures sources d'énergie pour la vie", déclare Teachey, qui étudie les lunes d'exoplanètes. "Une grande question ouverte... est de savoir si on peut même commencer la vie dans un endroit comme Europa ou Encelade, même si les conditions sont bonnes pour soutenir la vie, parce que vous n'avez pas, par exemple, un rayonnement solaire qui peut aider le processus de mutation pour l'évolution."

Mais Roccetti - bien qu'elle ne soit pas elle-même astrobiologiste - pense que les lunes de planètes orphelines ont quelques avantages importants. Ils auront de l'eau, mais pas trop, ce que beaucoup d'astrobiologistes pensent être un meilleur point de départ pour la vie que, disons, un monde océanique. Et ne pas avoir d'étoile à proximité signifie qu'il n'y a pas de tempêtes solaires, qui dans de nombreux cas détruiront l'atmosphère d'une planète autrement prometteuse.

"Il y a de nombreux environnements dans notre univers qui sont très différents de ce que nous avons ici sur Terre", dit-elle, "et il est important d'étudier tous ces environnements".

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