Etude d'une exoplanète

[ChiCyg]

Bruno, la possibilité de "zone habitable" autour d'une géante a déjà été envisagée, en particulier par Bruno Lopez de l'Observatoire de la Côte d'Azur, tu pourras confronter leurs conclusions aux tiennes :

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2005ApJ...627..974L&db_key=AST&link_type=ARTICLE

(malheureusement en anglais mais il me semble que leur article a été commenté par Ciel & Espace). Les auteurs supputent plusieurs créneaux spatio-temporels de zones habitables possibles autour d'une géante rouge.

 

En fait, la vie d'une étoile est une suite de "crises énergétiques". Les périodes où le combustible (hydrogène puis helium, puis ...) est brûlé au centre de l'étoile correspondent à des phases assez calmes. Lorsque le combustible au coeur s'épuise, l'étoile se réorganise assez brutalement et la combustion peut continuer dans une couche autour du coeur. Cette combustion est nettement moins régulière que la combustion au coeur. La première phase de géante correspond à la combustion de l'hydrogène en couche autour du coeur d'helium.

 

Lorsque la couche d'hydrogène s'épuise, l'helium accumulé dans le coeur commence à bruler, jusqu'à ce que, nouvelle crise, il n'y en ait plus assez au coeur et qu'il commence à son tour à s'allumer en couche : l'étoile se déplace à nouveau dans le diagramme HR sur la "branche des géantes" cette fois c'est une "géante asymptotique". Il semble que la combustion de l'helium en couche soit assez chaotique et produise une succession de "flash" d'hélium. Cette phase de la vie de l'étoile ne serait pas de tout repos pour l'environnement de l'étoile.

 

Concernant la "survie" d'une atmosphère d'une planète autour d'une géante, je pense qu'il n'y a pas de problème . Une atmosphère est beaucoup plus dense que l'atmosphère externe d'une géante. Il suffit que la température de l'atmosphère ne permette pas aux molécules d'atteindre des vitesses proches de la libération pour que l'atmosphère "tienne". D'autre part, l'atmosphère peut accréter une partie du vent en provenance de la géante.

 

Le scénario d'une binaire géante rouge-naine blanche en symbiose avec un cortège planétaire qui présente une "zone habitable" suffisamment longtemps ne devrait donc pas être exclu. Au moins dans le cadre d'une fiction ... on est bien loin de comprendre quelles sont les conditions à remplir pour qu'une vie (notion mal définie) apparaîsse ...

['Bruno]

Merci ChiCyg pour les précisions ! OK pour le fait que le gaz expulsé n'est pas dangereux pour l'atmosphère, c'est vrai que la Terre a traversé sans dommage la queue de la comète de Halley en 1910. Et qu'en est-il du disque protoplanétaire lorsqu'une géante rouge massive (proche de la limite) expulse son gaz ? Je m'inquiète quand même car je sais que les explosions de supernovae balaient l'espace. Je ne connais pas le détail : est-ce que c'est le gaz expulsé qui repousse tout, est-ce que c'est l'onde de choc ou je ne sais quoi ? Bon, là c'est moins violent mais... ?

 

Mais bon, au moins tu me rassures sur le scénario 4.1.

 

Allons lire l'article... Ah oui, il est intéressant ! (Attention : ne pas perdre de vue que cet article décrit la vie tout court, pas la vie d'animaux intelligents, et qu'une période stable de 0,8 Ga ne les gêne pas - cela dit, avec une étoile moins massive, tout ça se passe plus lentement.)

 

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Quelques remarques sur l'article...

 

1) La formule (1) - température à la surface d'une planète

 

Afin d'éviter d'utiliser la constante de Stefan-Boltzman et de ne pas s'enquiquiner avec des valeurs numériques énormes en S.I., on peut l'écrire de façon plus "utile". Si je note :

- et la température de la planète et la luminosité de son étoile ;

- la distance planète-étoile en UA ;

- et la température de la Terre et la luminosité du Soleil ;

alors :

 

(J'ai supposé que l'albédo est identique à celui de la Terre puisqu'on cherche à inventer une planète qui lui ressemble : océans, nuages, continents...)

 

Application 1 - Dans le Système Solaire , d'où :

 

Quelle température moyenne fait-il sur Mars en ce moment ? Comme elle est distante de 1,53 UA on obtient 233 K (288 K sur Terre d'après Wikipédia) soit environ -40°C. (D'après Wikipédia, c'est 210 K, mais je n'ai pas tenu compte de l'albédo.)

 

Et sur Pluton ? À 31,5 UA de distance, ça donne 51 K, soit environ -220°C (mais là encore c'est très approximatif à cause de la non prise en compte de l'albédo).

 

Application 2 - À quelle distance doit-on placer la planète pour que la température soit la même que sur Terre ?

 

Si , la formule précédente donne :

 

C'est la relation que j'avais indiquée dans mon premier message en me basant sur le fait que la luminosité décroît proportionnellement au carré de la distance (autour d'une étoile 16 fois plus lumineuse que la Terre, il fallait se placer à 4 UA).

 

Application 3 - Planète plus chaude, planète plus froide...

 

Pour un auteur de science-fiction, il peut être intéressant d'inventer une planète plus chaude ou plus froide - juste un peu plus, pour ne pas sortir de la zone d'habitabilité. À quelle distance dois-je placer la planète ? Avec la formule (1) simplifiée on a :

 

Exemple : je veux une planète chaude, disons 10°C plus chaude que la Terre, autour d'une géante 50 fois plus lumineuse que le Soleil. Le calcul donne 6,6 UA (au lieu de 7,1 UA si on voulait la même température).

 

2) La figure 1

 

Elle montre que pour une étoile de même masse que le Soleil, la durée où la géante rouge est assez stable pour que la zone d'habitabilité se stabilise fait moins de 200 Ma : si on se place à la limite supérieure au début (4 UA), elle devient limite inférieure avant les 200 Ma. Sinon il y a la limite "moins conservative" mais elle a l'air d'impliquer des formes de vie différentes basées sur le carbone non l'eau si j'ai bien compris.

 

La figure 1.c montre bien que si on veut une durée de "transit dans la zone d'habitabilité" de l'ordre de plusieurs milliards d'années, il faut se placer à environ 1 UA de l'étoile : c'est le cas de la Terre. Mais à grande distance de l'étoile (lorsqu'elle est une géante rouge), la durée du transit ne dépasse pas l'ordre de la centaine de Ma.

 

Plus loin (page 978) ils expliquent que la zone d'habitabilité à 2 UA dure de l'ordre du Ga, mais elle correspond au stade de sous-géante, pas de géante rouge. Et quand on est dans le stade géante rouge, ils expliquent que c'est trop court, que « which is about 1 order of magnitude shorter than the time estimated for occurrence of life on Earth. » Seule possibilité : « it is still possible for preexisting life (in the form known on Earth) to adapt itself to a new planet containing liquid water. » C'est un peu tiré par les cheveux et, de toute façon, on ne fabriquera pas de bestioles avec ça...

 

Pour moi, c'est imparable : une géante rouge issue d'une étoile d'une masse solaire ne peut pas développer de vie intelligente, elle n'en a pas le temps.

 

3) Géantes rouges issues d'étoiles moins massives

 

Je cite : « Clearly, the longest lived habitable zones are those for the low-mass red giant stars that evolve most slowly [...] » Je pense que c'est le point de départ.

 

--> Il faut regarder de près ce qui arrive aux étoiles de 0,5 masse solaire, et notamment si le stade de la branche horizontale est aussi stable que je l'espère.

 

4) Quelques remarques suite à la lecture

 

- Les auteurs disent que la vie est apparue après la fin de la période de bombardements météoritiques, qui a pris 800 Ma. Si j'ai bien compris, entre 4,55 Ga et 3,75 Ga la Terre a été intensément bombardée et la vie ne pouvait pas encore apparaître. Dans le cas de la planète d'Astrayel, on n'a pas besoin de ces 800 Ma de délai puisque la vie n'apparaît pas juste après la formation de la planète, mais des milliards d'années après. 800 Ma de gagné !

 

- Il est dit que lors du stade de géante rouge (le premier, celui où l'hydrogène brûle dans la zone qui entoure le noyau), l'étoile ne perd que 10 % de sa masse, et ça provoque un élargissement des orbites de 10 %. Je pense qu'on peut donc ne pas en parler : ça ne change rien à la situation.

 

- Ah, je me demandais pourquoi ils n'avaient pas examiné le cas des étoiles plus faible que 1 masse solaire (qui nous intéressent ici, justement !) C'est expliqué à la fin et c'est tout bête : les étoiles moins massive que 0,85 masse solaire n'ont pas eu le temps de devenir des géantes rouges vu que l'univers est trop jeune pour ça !

[Astrayel]

Pour l'instant, je lis, j'essaie de comprendre, j'analyse, j'absorbe et je digère... Parce qu'il y en a des infos là-dedans !

Franchement, Bruno, c'est fabuleux ce que tu as fait là et je t'en suis extrêmement reconnaissant.

 

Mais j'aurai sûrement des questions supplémentaires une fois que j'aurais tout rapproché ! ;-)

[garfieldthecat]

Je me permet de rajouter un élément "exotique" au scénario de Bruno:

 

Je pense que nous n'avons pas besoin de conditions d'accélération de l'évolution de la vie, si la vie n'est pas apparue sur la planète éloignée décrite par Bruno...

 

Je m'explique: imaginons une planète tellurique tournant autour du couple naine blanche- naine orange, assez proche du couple pour présenter des conditions favorables au développement de la vie. Pendant les dizaines de milliards d'années de vie de la naine orange, la vie se développe sur la planète jusqu'à l'apparition de formes "intelligentes", qui ont largement le temps de développer des technologies avancées.

 

Or, vient le moment ou la naine orange manque de carburant et commence sa "transformation" en géante rouge. Voyant cela, les populations de la planète d'origine n'ont qu'une solution: se tourner vers les autres planètes de leur système solaire, devenant tour à tour habitables au fur et à mesure du grossissement de l'étoile, pour les terraformer. On peut bien sûr imaginer plusieurs migrations successives, jusqu'à la stabilisation de la géante rouge, et l'arrivée sur la planète servant de décor à l'histoire.

 

Je vous avais prévenu, c'est exotique

[Astrayel]

C'est pas si exotique que cela... Mais tu t'approches dangereusement de mon scénario même si tu en est encore loin ! ;-)

[garfieldthecat]

C'est pas si exotique que cela... Mais tu t'approches dangereusement de mon scénario même si tu en est encore loin ! ;-)

 

Je savais bien qu'il y avait anguille sous roche de la géante rouge

 

En tous les cas, pour sortir un peu du contexte scientifique, je trouve que d'utiliser le scénario d'une civilisation "déracinée" offre de belles opportunités dramatiques

['Bruno]

Je préfère ma planète !

 

Autour du pôle nord, des masses continentales ont dérivé et ce sont peu à peu rapprochées. Là ont évolué les mammifères, adaptés au refroidissement du climat. Les primates ont colonisé les forêts tempérées et les forêts de conifères. Comme il fait plus froid qu'en Afrique, ce sont des primates plus grands, plus massifs (pour lutter contre le froid il faut minimiser le rapport surface/volume, ce qui conduit à une plus grande taille et a une forme massive - la sphère est la forme optimale) bref, des sortes de gorilles (en Afrique, on trouve les gorilles dans les montagnes, là où il fait frisquet). À force de se rapprocher, les continents boréaux entrent en collision, formant d'immenses chaînes de montagne à partir des sédiments marins des mers qui se sont fermées. Ainsi se forme un méga-continent boréal, dont une partie est en situation polaire (juste une petite partie, sinon ça engendrerait un âge glaciaire et ce n'est pas le but). Le climat se continentalise, sauf en bord de mer, et les forêts disparaissent, laissant place à la prairie. Les vaches deviennent bisons, les gorilles deviennent hommes, ayant besoin de la bipédie pour se mouvoir plus vite dans les vastes étendues herbeuses. Ces hommes sont poilus (à cause du climat) et de peau blanche (pas besoin de mélanine) - exactement le contraire de nos ancêtres. Mais les premiers hommes sont ingénieux et fabriquent des outils qui les aident à s'adapter à tous les environnements. Certains d'entre eux quittent leur prairie natale et colonisent les régions les plus au sud : le climat y est plus doux (méditerrannéen ou océanique) ce qui favorise une plus grande diversité de végétaux, et même une nourriture plus abondante. Et qui dit nourriture abondante dit multiplication des individus. Ces hommes là n'ont plus besoin de leurs poils, au contraire la transpiration apparaît (nous sommes les seuls primates qui transpirent), et la nourriture plus riche favorise le développement du cerveau. Bientôt viendra le temps des premières civilisations...

 

Pendant ce temps, l'autre grand continent est resté en situation subtropical, et il est séparé des continentaux boréaux depuis plus de 100 Ma. La vie y a donc évolué indépendamment. Ce continent est fortement érodé (pas de collisions de plaques continentales depuis des lustres) au point d'être partiellement immergé, il forme donc un ensemble de terrains ressemblant un peu à l'Indonésie en plus grand. D'où un climat chaud très humide, qui favorise une abondante vie végétale et animale. Les courants marins ne montent pas à haute latitude car la disposition du grand continent boréal bloque leurs trajectoires, ils sont donc confinés aux latitudes intertropicales et contribuent à entretenir la chaleur de l'air. Cette chaleur permet aux reptiles de se multiplier, l'humidité permet d'assurer la nourriture de grands herbivores, donc de grands carnivores. Les dinosaures peuvent apparaître. D'autres formes de vie existent, bien sûr : les reptiles mammaliens, ancêtres communs des reptiles et des mammifères, n'ont pas complètement disparus, mais ils vivent à l'ombre des dinosaures. Les oiseaux descendent de certains dinosaures et vont pouvoir visiter les autres continents. Ils apparaîtront sur le continent boréal bien plus tard et se contenteront d'occuper les niches écologiques inoccupées, celles qui nécessitent le vol (il n'y a donc pas d'autruches, par exemple).

 

Au nord, les hommes "modernes", basanés et relativement glabres, se sont multipliés sur toute la zone sud du continent boréal et ont même colonisé les prairies, où les hommes "anciens", blancs et poilus, au cerveau moins développé, ont disparu parce qu'incapables de concurrencer les "modernes". Ils n'ont survécu que dans les régions les plus froides, où les "modernes" ne viennent pas. Ces deux populations vivent séparées et deviennent non-interfécondes, ce sont maintenant deux espèces différentes. L'espèce humaine ("moderne") est composée de deux races (au sens non scientifique), les "blancs" des prairies (apparus récemment - ce sont ceux qui ont colonisé les prairies) et les "basanés" de la côte sud (les plus anciens).

 

Dans les régions au climat méditerranéen, on découvre l'agriculture. Dans les prairies, on découvre l'élevage. Les "blancs" sont des nomades, chasseurs, éleveurs de cheveaux et mangeurs de bisons. Les "basanés" sont des agriculteurs, ils s'organisent en cités, et sont à l'origine des premières civilisations, et avec elles des premiers mythes. Au commencement il y avait Pô et Tô (et leurs familles) qui vivaient au paradis, situé au pôle Nord, au-delà des paysages glacés. Pô était stupide et borné, traître et fourbe, etc. Tô était bon et droit, sincère et généreux, et tout ça. Pô a chassé Tô en lui jetant des pierres. Alors le peuple de Tô a connu l'exil, il a dû traverser les régions froides et se couvrir de fourrures, et a connu mille épreuves, puis a trouvé la Terre Promise au bord du Grand Océan. Et comme Pô était crétin, il a lui aussi quitté le paradis terrestre mais s'est perdu dans les terres froides. Parfois, on rencontre ses descendants, de stupides créatures bornées et poilues qui, losque les hivers sont particulièrement froids, n'hésitent pas à venir attaquer les peuplades humaines. Le mythe du paradis au pôle nord est bien joli, mais certains savants s'interrogent : qu'y a-t-il au sud ? Parfois, une branche morte vient s'échouer sur la plage, et parfois elle porte des animaux bizarres... Et puis l'on sait que certains oiseaux migrateurs filent plein sud à la fin de l'automne. Pour aller où ? Des hérétiques prétendent qu'il existe un autre monde au-delà du Grand Océan, centré sur le pôle sud, et que d'autres hommes habitent par là. C'est stupide : comment le peuple de Tô aurait-il pu traverser le Grand Océan ? Les Saintes Écritures en parleraient.

 

Un jour, un explorateur audacieux finit par tenter le coup. Il découvre un monde étranger, exotique, dangereux : chaud, humide, avec une vie exubérante, des oiseaux monstrueux (en fait des ptéranodons) et de terribles dragons (les dinosaures). Les mentalités changent et la légende de Pô et Tô finit par ne plus être prise au sérieux (mais on continue à exterminer les "sauvages" poilus du nord), aussi le nouveau monde est exploré. Très vite on se rend compte qu'il n'est pas intéressant. Pourquoi aller le coloniser ? On y construit des bagnes, on envoie en exil les criminels en les laissant sur une plage abandonnée. Des hommes épris de liberté préfèrent partir là-bas, malgré les dangers, plutôt que de subir le joug terrible de l'empereur qui a asservi le monde. Ainsi le continent subtropical finit quand même par être colonisé, mais à petite échelle. On en découvre ses ressources : fruits tropicaux, caoutchouc, viande à volonté (après avoir développé les techniques de chasse au brontosaure), pêche abondante (dans les eaux peu profondes correspondant aux portions immergées du continent), perles... Les petites communautés autonomes commercent avec l'Empire Boréal. Évidemment, l'empereur aimerait contrôler tout ça, mais les Boréaux ne connaissent pas les techniques de survie du Sud. Cependant, les famines continuent à être fréquentes au nord, de plus en plus peuplé et de plus en plus misérable, alors que le Sud s'enrichit de plus en plus. Le pouvoir de l'empereur vacille, il n'a plus qu'une solution : conquérir le Sud. La guerre est inévitable. Comment les Austraux, si peu nombreux, vont-ils pouvoir se défendre contre les redoutables navires de guerre qui vont les envahir et contre les légions de l'Empire, fanatisées par la croyance que les Austraux sont des hérétiques qui s'enrichissent sur leur dos, des descendants de criminels qui souillent la Terre et tout ça ? Et quel est le traître qui a expliqué au Grand Stratège - qui prévoit de prendre la place du vieil empereur en profitant de la popularité acquise après la victoire - comment ça se passe là-bas ?

 

Suspense...

 

Bon, je laisse l'idée ici, si quelqu'un veut en faire quelque chose... Mais c'est amusant d'imaginer tout ça !

[Osmorhum']

Excellente ton histoire!

 

Perso, je pense depuis quelques temps à des formes de vies différentes (puisqu'on dit partout sur ce forum, et je suis d'accord, que la vie telle qu'on la connait n'est pas forcément le seul exemple possible) comme par exemple une planète qui ne reçoit pratiquement aucun rayon du soleil et dont l'eau est absente.

 

Alors la plupart des créatures de la planètes serait nychtalope ou fonctionnerait au radar (comme, par exemple, les chauve-souris ou les dauphin) -cela rendrait alors les yeux inutiles- et certaines espèces seraient quasitranslucide (puisque pas de lumière) quand d'autres aurait développé, justement, un camouflage sombre (sauf, bien sur, si l'on supprime les yeux de toutes les espèces vivantes sur la planète).

 

Les espèce ne respireraient pas d'oxygène car l'atmosphère de la planète n'en contiendrait pas (pas d'explications pour ça, c'est juste une idée) donc pas besoin de respiration, et la vie serait née d'un parasite (bactérie?) amené sur la planète par un astéroïd, un parasite se reproduisant très rapidement et dont les capacités d'adaptation et d'évolution seraient exceptionnelles. Le parasite se répandant rapidement sur la surface de la planète et évoluant en fonction des conditions (climat, relief..) aurait donné vie très rapidement à une grande variété d'espèce différentes, développant alors un pannel d'outils de survie (sonar, griffe, dents, ailes, cornes, résistance, force, taille, cri... )

On aurait ainsi tout une faune qui aurait évoluée très rapidement et dont chaque espère serait extrêment intelligente (facultés dûe aux capacités d'adaptation de la bactérie initiale).

 

Malheureusement, la planète n'étant qu'un cailloux géant, les espèces ne pourrait pas réaliser d'avancée technologique considérables, puisqu'elle ne pourraient presque rien fabriquer (a part quelques outils avec les os des espèces voisines qu'elles chassent). L'évolution se terminerait donc par une diminution des "outils" d'attaques telles que les griffes, les dents, les cornes... Dû à la fabrication d'armes en ossement. Mais certaines espèces garderaient leurs caractéristiques, les renforçant même pour résister aux nouvelles armes des autres. Finalement, les espèces n'ayant pas accéder à la fabrications d'outils et d'armes évolueraient en devenant plus grosses, plus résistantes, plus forte et plus agressive que les autres, et anihileraient les autres jusqu'à mourir elles-même de la destruction de la chaîne alimentaire qu'elles auraient engendré (éradication de plusieurs espèce ayant conduit à l'affaiblissement ou la disparition d'autres qui, faute de nourriture, n'auraient pas eu les éléments pour s'adapter...) Au final, les espèces restantes s'entretueraient jusqu'au dernier individus...

 

C'est dommage, j'avais parlé d''espèce doté d'une très forte intelligence...

[YAC5]

Bonjour,

Je vous propose d'intégrer les données de temps nécessaires à la création d'une planète comme discuté dans le fil sur le paradoxe de fermi :

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=6261&page=7

à partir du post #171, chiffré un peu mieux au post #177.

Il faut dans ce scénario envisager un soleil qui ait l'âge de la terre, ou à peu près.

ses caractèristiques seront très "probablement" celles de notre propre étoile.

Cordialement

YAC5