Hypothèse de la Terre rare - Définition

Une grosse lune

La Lune est inhabituelle parce que les autres planètes rocheuses du Système solaire soit n'ont pas de satellite naturel (Mercure et Vénus), ou bien en ont de minuscules, vraisemblablement des astéroïdes capturés (Mars).

La théorie de l'impact géant formule l'hypothèse que la Lune résulte de l'impact de la planète Theia (de la taille de Mars) avec la Terre pendant sa prime jeunesse. Cette collision géante a aussi donné à la Terre son inclinaison de l'axe et sa vitesse de rotation. Une rotation rapide réduit la variation de température au cours d'une journée et rend la photosynthèse viable. L'« hypothèse de la Terre rare » continue avec l'argument que l'inclinaison de l'axe ne doit pas être trop grande par rapport au plan orbital. Une planète avec une trop grande inclinaison supporterait des variations climatiques saisonnières extrêmes, défavorable à la vie complexe. Une planète avec peu ou pas d'inclinaison manquerait d'un stimulus à l'évolution fourni par les variations climatiques. Dans cette optique, l'inclinaison de la Terre est « juste ce qu'il faut ». La gravité de gros satellites stabilise également l'inclinaison de la planète ; sans cette influence, l'inclinaison deviendrait chaotique, rendant probablement impossible les formes de vie terrestres complexe.

Si la Terre n'avait pas de lune, les marées océanes résultant uniquement de l'influence gravitationelle du Soleil seraient très modestes. Un gros satellite engendre l'existence de mares résiduelles, qui peuvent être essentielles à la formation de la vie complexe.

Un gros satellite augmente également la vraisemblance d'une tectonique des plaques par l'effet des forces de marées sur la croûte de la planète. L'impact qu'a formé la Lune peut aussi avoir eu un rôle initiateur de la tectonique des plaques, sans laquelle la croûte continentale couvrirait la totalité de la planète, ne laissant aucune place pour la croûte océanique. Il est possible que la convection du manteau à grande échelle, nécessaire préalable à l'apparition d'une tectonique des plaques, n'aurait pas pu émerger en l'absence d'inhomogénéité de la croûte. Cependant, il existe des signes forts qu'une tectonique des plaques a existé sur Mars dans le passé, sans qu'un tel mécanisme l'ait initié.

Si un impact géant constitue la seule façon pour qu'une planète rocheuse intérieure acquière un gros satellite, n'importe quelle planète de la zone habitable circumstellaire nécessitera de se former comme une planète double, en sorte qu'il y ait un objet suffisamment massif pour engendrer un impact permettant de générer un gros satellite en temps opportun. Un objet « impactant » de cette nature n'est pas nécessairement improbable. Des travaux récents d'Edward Belbruno (en) et J. Richard Gott (en) de l'université de Princeton suggèrent qu'un corps « impactant » adéquat pourrait se former aux points de Lagrange d'une planète (L₄ ou L₅).

Dimension planétaire

Une planète trop petite n'est pas en mesure de retenir suffisamment d'atmosphère. Les variations de la température de surface seraient bien plus importantes, et la température moyenne diminuerait. La formation d'océans de tailles substantielles et leur maintien sur une longue durée seraient compromises. La surface d'une petite planète tendra également à être très accidentée, avec de hautes montagnes et de profonds canyons. Son coeur se refroidira trop rapidement, et la tectonique des plaques, soit ne durera pas aussi longtemps que sur une plus grosse planète, soit ne se produira pas du tout.

Selon l'astronome Michaël Meyer de l'Université d'Arizona, de petites planètes comme la Terre peuvent être courantes : «  Nos observations suggèrent qu'entre 20 % et 60 % des étoiles similaires au Soleil présentent des signes de formation de planètes rocheuses, peu différents des processus dont nous pensons qu'ils ont conduit à l'apparition de la planète Terre. C'est très excitant.  ». L'équipe menée par M. Meyer a mis en évidence la présence de poussière cosmique à proximité d'étoiles de type solaire, et considère ceci comme un sous-produit de la formation de planètes rocheuses.