Zone habitable

En astronomie, une zone habitable (ZH) est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition de la vie. Il y a deux types de régions qui peuvent être conjointement favorables, une au niveau d'un système planétaire, l'autre au niveau d'une galaxie.

Les planètes et les lunes situées dans ces régions sont des candidats possibles à l'habitabilité d'une planète et donc capables d'héberger une vie extraterrestre.

Les astronomes pensent que la vie est possible dans une « zone habitable circumstellaire » située à l'intérieur d'un système planétaire et dans une « zone habitable galactique » (bien que la recherche sur ce dernier point débute à peine).

La zone habitable circumstellaire (ou écosphère) est une sphère théorique entourant une étoile et où la température à la surface des planètes y orbitant permettrait l'apparition d'eau liquide. Beaucoup pensent que l'eau liquide est vitale à cause de son rôle dans les réactions biochimiques. En 1959, les physiciens Philip Morrison et Giuseppe Cocconi ont décrit la zone dans une recherche du SETI. En 1961, Frank Drake a popularisé cette idée dans son équation.

On peut calculer la distance de cette zone depuis l'étoile selon la taille et la luminosité de l'étoile grâce à l'équation suivante :

où

$d_{AU}$ est le rayon de la ZH en unités astronomiques,

$L_{etoile}$ est la luminosité de l'étoile, et

$L_{soleil}$ est la luminosité du Soleil.

Par exemple une étoile avec 25 % de la luminosité du Soleil aura une ZH centré à environ 0,50 UA, et une étoile avec deux fois la luminosité du Soleil aura une ZH centrée à 1,41 UA. C'est une conséquence de la loi du carré inverse de l'intensité lumineuse. Le « centre » de la ZH est défini comme la distance que l'exoplanète devrait avoir de son étoile pour avoir une température moyenne comparable à celle de la Terre en supposant (avec beaucoup d'autres choses) qu'elle ait une atmosphère similaire en composition et en densité.

Comme au cours de leur évolution les étoiles deviennent plus brillantes et plus chaudes, la ZH s'éloigne logiquement de l'étoile. Pour optimiser le potentiel de développement de la vie, une planète devrait se situer sur une orbite qui reste le plus longtemps possible dans la ZH.

La vie peut apparaître sur une planète, mais un système planétaire doit se situer proche du centre de la galaxie pour avoir suffisamment d'éléments lourds qui favorisent la formation de planètes telluriques et des atomes nécessaires à la vie, tels que le fer dans l'hémoglobine ou le cuivre dans l'hémocyanine et l'iode dans la glande thyroïde.

Mais ce système devra se situer assez loin du centre galactique pour éviter des dangers tels que :

• des frôlements d'étoiles provoquant des instabilités orbitales ou des pluies de comètes et astéroïdes ;
• les radiations de supernovae ;
• le ou les grands trous noirs du centre galactique.

Des études ont montré également que des régions où les éléments lourds abondent semblent avoir plus de chance de posséder des planètes géantes orbitant très près de leur étoile, ce qui détruirait ou éjecterait hors du système des planètes de type terrestre. Pour toutes ces raisons, il est très difficile de déterminer la ZH d'une galaxie.

Dans notre galaxie, la Voie lactée, la ZHG serait située à 25 000 années-lumière (8 kiloparsecs) du centre galactique, s'étendant sur 6000 années-lumière et contenant des étoiles vieilles de 4 à 8 milliards d'années. Comme les galaxies ont des compositions différentes, la ZHG peut être plus ou moins grande, voire ne pas exister du tout.

Deux planètes telluriques autour de Gliese 581, une naine rouge à 20,5 années lumières de la terre, sont situées dans cette zone habitable.

Le concept est critiqué par Ian Stewart et Jack Cohen dans leur livre Evolving the Alien (évolution des extra-terrestres), en deux points :

• le premier est que cette hypothèse suppose que la vie extraterrestre ait les mêmes besoins de développement que la vie terrestre, ce qui est réducteur selon leur point de vue ;
• le second est que même en acceptant ce premier point, certaines circonstances rendraient habitables des planètes situées hors de la ZH, comme par exemple pour un des satellites de Jupiter, Europe, que l'on suspecte d'abriter un océan sous une banquise de plusieurs kilomètres.