La planète de Proxima b est-elle hostile à toute forme de vie ?

C’est l’exoplanète la plus proche du Système solaire. Et elle se trouve dans la zone habitable de son étoile, Proxima du Centaure. Mais Proxima b subit régulièrement de violentes éruptions stellaires qui posent à nouveau la question de son hospitalité envers la vie.

Pendant une poignée de secondes, le 18 mars 2016, Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Système solaire, située à 4,3 années-lumière, est devenue visible à l’œil nu. Sous le ciel particulièrement pur du Chili, cet astre d’ordinaire si peu brillant qu’il faut un télescope d’amateur pour en percevoir l’éclat, s’est hissé au rang des plus faibles étoiles discernables sans instrument d’optique. Si personne n’en a été témoin, l’Evryscope, un drôle d’instrument capable de photographier la totalité de la voûte céleste toutes les deux minutes, l’a enregistré. Installé à l’observatoire du Cerro Tololo, cette véritable machine à détecter les plus infimes clins d’œil des étoiles a ainsi observé une gigantesque éruption survenue à la surface de la petite étoile. Une éruption, synonyme de danger pour toute forme de vie.

L'Evryscope est installé au mont Tololo, au Chili. Cet ensemble de télescopes couvre un champ de 8000° carrés toutes les 2 minutes. © UNC

La nouvelle ressemble à un coup dur pour tous ceux qui espèrent déceler de la vie sur des planètes situées en dehors du Système solaire. Car l’éruption, d’une grande violence, a expédié sur la planète tellurique Proxima b une bouffée de rayonnements ultraviolets d’une intensité 100 fois supérieure à celle qu’auraient pu encaisser les plus résistants des organismes vivants connus sur Terre. Cet événement est aussi 1000 fois plus puissant que les plus fortes éruptions qui surviennent à la surface de Soleil.

Une planète régulièrement irradiée

Cela signifie-t-il que toute vie est impossible à la surface de Proxima b ? « A priori, la menace ne vient pas des effets directs sur la vie, car l’écran que constitue une atmosphère épaisse ou une couche d’eau est suffisamment protecteur », indique Franck Selsis, spécialiste des exoplanètes au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux. Mais l’Evryscope a enregistré au cours des deux dernières années 23 éruptions sur Proxima du Centaure, dont celle du 24 mars 2017 qui avait fait croire à une équipe d’astronomes que l’étoile était entourée de disques de poussière (information démentie par la suite).

En extrapolant ces données, les astronomes qui ont utilisé l’Evryscope arrivent à la conclusion que Proxima connaît en moyenne cinq éruptions très violentes chaque année. Cela semble confirmer les sérieux doutes sur l’habitabilité de la planète Proxima b, déjà émis à l’été 2017. Comme l’explique Franck Selsis : « La menace viendrait essentiellement de l’érosion de l’atmosphère par différentes interactions entre ces émissions et la haute atmosphère, qui entraînent la fuite d’atomes et d’ions vers l’espace. » Comme le système de Proxima Centauri est âgé d’environ 4,8 milliards d’années, est-ce à dire que toute atmosphère protectrice autour de l’exoplanète a disparu depuis longtemps, et avec elle, tout espoir d’y avoir vu une vie se développer en surface ?

Des phénomènes difficiles à modéliser

Franck Selsis reste prudent : « Nous ne savons pas bien modéliser ces phénomènes. Nous ne savons pour l’instant que mettre des limites supérieures, en supposant que l'énergie apportée par ces émissions est convertie en totalité en énergie gravitationnelle du gaz atmosphérique. Mais cette limite surestime-t-elle la fuite par un facteur 10 ou par un facteur un million ? Par ailleurs, nous ignorons si la quantité de d'eau et de composés volatils que contient la Terre est plutôt standard, plutôt faible ou plutôt élevée. Difficile donc de conclure sur l'état d'une planète sans savoir la quantité initiale d'eau et de gaz qu'elle possède. On commence à penser que cette surestimation est considérable car une population de « Neptune » chaudes [car proches de leur étoile, NDLR] ne devrait pas exister si nos modèles d'échappement étaient robustes. »

Même dans le Système solaire, les mécanismes de fuite des atmosphères planétaires dans l’espace sont mal compris. La sonde Maven tente de le mesurer autour de Mars. Quant à la Terre elle-même, les scientifiques savent que, pendant 500 millions d’années, elle a été soumise à une intense irradiation UV par le jeune Soleil, alors plus brillant qu’aujourd’hui. Or, elle n’a pas perdu son eau et son atmosphère…

Un problème pour toutes les petites étoiles ?

Les étoiles de faible masse – les naines rouges – comme Proxima sont elles aussi mal connues. Toutes ne sont pas soumises à ce régime d’éruptions, rappelle Pierre Kervella, astronome à l’observatoire de Paris, spécialiste des étoiles : « Les auteurs de l’article sur Proxima citent le chiffre de deux tiers des naines rouges présentant une activité. Mais d’autres donnent plutôt environ la moitié pour une étoile comme Proxima. Il est à noter que la fraction diminue rapidement pour les étoiles un peu plus massives. Ce sont les étoiles de plus petite masse qui sont les plus “agitées”. »

Par conséquent, certaines étoiles de cette catégorie (la plus abondante dans la Galaxie avec 80% de la population totale) échappent à ces phénomènes potentiellement nocifs pour le développement de la vie sur une planète qui serait en orbite autour d’elles.

Une question à trancher pour le JWST

Franck Selsis insiste sur le fait que, pour l’heure, les interactions entre les éruptions stellaires et les atmosphères planétaires, dans lesquelles la présence ou non d’un champ magnétique de la planète joue un rôle inconnu, demeurent largement incompris. Il analyse : « Si certains écartent un peu vite, et pour ces raisons, les étoiles de très faible masse pour la future recherche de vie, il convient avant tout de mieux comprendre les effets de l'activité sur les planètes pour évaluer l'importance de cette menace. »

Et de conclure : « Proxima b est l’exoplanète la plus proche de nous, et aucun scénario, si pessimiste soit-il, ne nous fera détourner nos télescopes de cette cible. » En d’autres termes, le JWST, dont le lancement est sans cesse retardé, fera office de juge de paix puisqu’il aura la capacité de déterminer si ces planètes telluriques en orbite autour de naines rouges ont ou non conservé leur atmosphère, protection essentielle à toute forme de vie telle que nous la connaissons.