Comprendre le climat pour trouver de la vie sur les exoplanètes

"C'est une évolution récente : la plupart des étoiles, probablement toutes les étoiles, sont entourées de planètes rocheuses au sens de la Terre, c'est-à-dire un caillou plutôt qu'une boule de gaz. Ça pose un problème : qu'est-ce que la vie ? Ça ramène la question sur l'environnement propice à la vie telle qu'on peut l'imaginer, c'est-à-dire à l'eau liquide. Ça devient donc un problème de climat", explique François Forget, climatologue des planètes, lors du 27e Festival d'astronomie de Fleurance (Gers).

Pour les scientifiques, le problème à résoudre est de savoir comment une planète peut avoir de l'eau liquide à sa surface. "De l'eau il y en a partout. Mais elle est souvent sous forme de glace ou de vapeur. Liquide, il faut que ce soit juste à bonne température. Il faut donc le bon climat", a ajouté ce directeur de recherche du CNRS qui a développé des modèles numériques capables de simuler les environnements extraterrestres.

Pour effectuer ce travail, les chercheurs prennent la Terre pour exemple et se servent des modèles numériques développés pour la météorologie et la climatologie, notamment ceux qui concernent les changements climatiques. "On se base uniquement sur des équations universelles capables de simuler tous les détails de ce qui se passe sur la Terre", a précisé M. Forget.

Pour imaginer ce qui pourrait se passer à des années lumières, l'équipe de M. Forget au Laboratoire de météorologie dynamique de l'Institut Pierre Simon La Place à Paris a donc simulé numériquement les six atmosphères du système solaire : Vénus, Terre, Mars, Titan (satellite de Saturne), Triton (Neptune) et Pluton.

"Ce que nous avons appris, avec Vénus, Mars, Titan... c'est que les équations initialement développées pour le climat terrestre fonctionnent très bien et extrapolent très bien", constate M. Forget, prenant l'exemple de Mars où "on comprend bien ce qui passe".

Météo martienne

La précision est telle que les agences se tournent vers son laboratoire pour connaître la météo (force du vent, turbulences...) sur la planète rouge au moment de l'arrivée d'une sonde qui va descendre sous parachute. "On pourrait dire que l'on donne la météo", sourit M. Forget.

Pour les chercheurs, si les équations fonctionnent au niveau du système solaire, pourquoi ne seraient-elles pas aussi valables sur les exoplanètes, dont l'existence avait été attestée dès 1990 ? Sur ce principe, ils étudient les "nouveaux mondes prometteurs", c'est-à-dire ceux situés autour de l'étoile la plus proche du soleil, Proxima du Centaure, et les sept planètes autour de Trappist 1.

"La planète près de Proxima, on connaît son orbite et sa taille, on pense connaître sa rotation mais on ne connaît pas son atmosphère. Alors on se dit que, si elle a telle ou telle atmosphère, on sait qu'elle aura tel ou tel climat. Des glaciers vont se former ou vont couler, (transformant) l'eau en liquide à la limite entre le jour et la nuit", imagine le chercheur.

"On peut explorer des gammes. On mène l'enquête", ajoute M. Forget, conscient que tout peut se jouer à des détails. Et de rappeler que si la Terre se rapprochait ou s'éloignait de quelques degrés du soleil, "elle deviendrait inhabitable".

Selon les chercheurs, la grande difficulté reste donc de connaître les atmosphères des exoplanètes. Aussi attendent-ils avec impatience l'envoi l'an prochain du télescope spatial James Webb (JWST) qui explorera notamment Trappist 1.

"Là, on pourra caractériser sept atmosphères", prévoit M. Forget, conscient qu'il pourrait y avoir "des surprises". "La vie a bien plus d'imagination que nous", répète l'astrophysicien Hubert Reeves, parrain du festival.

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