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Quel climat « fait-il » ailleurs dans notre système solaire ?

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Marie Pinhas-Diena, responsable de la communication scientifique l T. 01 44 27 22 89 l M. marie.pinhas@upmc.fr

Quel climat « fait-il » ailleurs dans notre système solaire ?

On parle souvent de littérature comparée, de médecine comparée, mais encore assez peu de planétologie comparée. À quoi sert-elle et sur quels principes se fonde-t-elle ? Les explications de François Forget, directeur de recherche CNRS au laboratoire de météorologie dynamique (LMD, UPMC/CNRS/École Polytechnique/ENS) et spécialiste des atmosphères planétaires de notre système solaire.

 

Vous travaillez au sein du pôle « Système solaire » de l’Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL). Quels en sont les principaux axes de recherche ?

François Forget. Nous nous intéressons au climat et à la météorologie des planètes, et à l’origine des planètes et de la vie. Nos études portent essentiellement sur des objets qui possèdent une atmosphère (Titan, Vénus), les plasmas dans le système solaire, les objets d'intérêt pour l'exobiologie (comètes, Mars) et le Soleil. Nos recherches s'articulent autour de la modélisation numérique des environnements et atmosphères planétaires, la fabrication et l’utilisation d'instrumentations pour les missions spatiales d'exploration du système solaire et les simulations expérimentales des environnements planétaires en laboratoire.

 

Vénus, la Terre et Mars. ESA © 2007 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/ RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA

 

Vous vous intéressez à toutes les planètes du système solaire. N’avez-vous pas suffisamment à faire avec la Terre ?

F. F. Au contraire, c’est complémentaire ! L'étude des autres planètes est aussi source de nouvelles idées. Les chercheurs qui ont mis en avant le problème de l'« hiver nucléaire » sont des planétologues qui avaient étudié les tempêtes globales de poussière sur Mars. Mars est la planète qui ressemble le plus à la nôtre, avec par exemple des saisons analogues et une météorologie comparable. Même si elle est devenue un monde glacé à l'atmosphère ténue, sa surface a gardé la trace d'une jeunesse aux climats différents. En particulier, des conditions beaucoup plus clémentes et humides, peut-être comparables à celles de la Terre à la même époque...

 

L'étude des « archives géologiques » sur la Lune a révélé que la Terre a été intensément bombardé par des astéroïdes il y a 3,8 milliards d'années. Des effets parfois subtils sur Terre peuvent devenir très importants ailleurs. C’est le cas par exemple de l'effet de serre sur Vénus, la convection sèche sur Mars, le champ magnétique de Jupiter et sa magnétosphère, les cycles de Milankovitch sur Mars... Par ailleurs, certaines données que l'on aimerait trouver sur Terre ont totalement disparues, notamment à cause de sa géologie très active.

 

En science du climat, l'étude des autres planètes permet d'universaliser les concepts et de mieux comprendre des phénomènes comme la circulation de Hadley, les systèmes de dépressions et les anticyclones, ou la microphysique des nuages dans des conditions extrêmes. Nous pouvons également tester nos modèles de climats, et parfois mettre en évidence certains problèmes. Par exemple, des coeurs dynamiques qui semblent donner des résultats analogues dans le cas terrestre se comportent très différemment dans le cas de Vénus. Certains modèles échouent quand d'autres restent réalistes.

 

En 2014, on a beaucoup parlé de la comète 67P Churyumov-Gerasimenko et du robot Philae qui s’est posé sur son noyau Tchouri. Que nous enseigne l’étude des comètes ? Les exoplanètes pourraient-elles accueillir la vie ?

F. F. Les comètes sont les briques élémentaires qui ont formé les planètes, peut-être formé les océans, et ensemencé la Terre en molécules organiques complexes qui constituent les briques du vivant. Pour comprendre l'origine de la Terre telle que nous la connaissons, il faut donc étudier les comètes, comme le fait Rosetta lancée il y a plus de dix ans.

 

La vie telle qu’elle s’est développée sur notre planète nécessite la présence d’eau liquide en surface. Aux pressions que nous connaissons sur Terre, cela n’est possible qu’à des températures comprises entre 0 et 100 °C. Ce paramètre est fixé en partie par la distance entre l’étoile et la planète. Si la planète orbite autour d’une étoile de type solaire, cette distance est de l’ordre de 1 unité astronomique. Elle est plus courte si l’étoile est plus petite et moins lumineuse, plus élevée si l’étoile est plus massive.

 

Plusieurs exoplanètes susceptibles de remplir ces conditions ont déjà été détectées. L'une des premières était Gliese 581d, détectée en avril 2007 avec le spectrographe Harps installé sur le télescope de 3,6 mètres de l’observatoire de La Silla, au Chili. Distante de seulement 20,3 années-lumière, elle pourrait être une planète rocheuse comme la Terre ou Vénus : elle fait environ 7 masses terrestres, et son diamètre est estimé à 1,5 fois celui de la Terre. Bien que très proche de son étoile (à environ 0,07 unité astronomique), elle tourne autour d’une naine rouge, un corps relativement froid. Avec nos modèles de climat, nous avons pu montrer qu'avec une épaisse atmosphère elle pourrait connaître une température compatible avec la présence d’eau liquide. C'était alors la toute première planète potentiellement rocheuse et habitable. J'insiste sur « potentiellement » car nous ne savons absolument rien de son environnement réel !

 

Est-il raisonnable de définir une « zone habitable » par la seule présence d’eau liquide à la surface ?

F. F. En adoptant ce critère, on fait référence à la vie telle que nous la connaissons sur Terre. D’autres formes de vie sont envisageables dans des sites plus exotiques, par exemple à l'intérieur de certains corps comme Europe, une lune de Jupiter, où un océan d'eau liquide a été détecté sous la surface. Cependant la vie en profondeur ne peut bénéficier de la photosynthèse, et serait très difficile à détecter. On peut même imaginer des formes de vies complètement différentes qui pourraient, par exemple, s'épanouir sans eau liquide dans les lacs de méthane sur Titan, le plus gros satellite de Saturne, mais nous avons beaucoup de mal à les concevoir et les reconnaitre. Par ailleurs, une planète située dans la « zone habitable » ne verra pas forcément se développer la vie. D'une part, il faut qu'elle puisse bénéficier d'un climat stable et propice à l'eau liquide pendant des centaines de millions d'années. D'autre part, nous ne connaissons absolument pas les processus chimiques qui permettent l'émergence de la vie.

Pour en savoir plus :

Laboratoire de météorologie dynamique (LMD, CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS Paris/École des ponts ParisTech)Nouvelle fenêtre

 

Institut Pierre-Simon LaplaceNouvelle fenêtre

 

Le pôle « Système solaire »Nouvelle fenêtre de l’Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL)

 

Climat, eau vie : la Terre, une exception dans l'Univers ?Nouvelle fenêtre Exposition conçue et réalisée en 2009 à l’occasion de l’année mondiale de l'astronomie. Auteurs et concepteurs : François Forget (LMD/IPSL), Anny-Chantal Levasseur-Regourd (UPMC et SA/IPSL), Muriel Blot et Patrick Scref (Académie de Versailles), Marc Jamous et Catherine Senior (IPSL), Laurie Prévot et Yannick Waechter (Cubbik).

 

The Mars Climate DatabaseNouvelle fenêtre

 

Le rover CuriosityNouvelle fenêtre

 

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15/05/15