Terres

Les Terres sont définies ici comme des planètes terrestres rocheuses orbitant de manière stable autour de leurs soleils sur de longues périodes de temps à une distance permettant une entrée de température/radiation adaptée de manière à garder le solvant-de-la-vie, l'eau, dans son état liquide.

La fréquence d'occurence de ces objets a été l'objet d'un débat assez intense, qui n'est pas totalement résolu. The core material initiant le débat a été fournir par Michael Hart, qui pensait que certains faits et modèles indiquaient que notre Terre était un endroit très chanceux et exceptionnel, peut-être même unique s1Hart 1978, 1979. La majorité des commentateurs "pessimistes", cependant, semblent simplement répeter les conclusions de Hart, ou, au mieux, élaborer légèrement sur son modèle de base. Les motivations de cette école de pensée semblent aller d'un besoin d'expliquer l'"absence" d'IET visitant notre système solaire (une position qui suppose non seulement l'absence d'indices dans le phénomène ovni, mais ignorant aussi le fait évident que nous n'avons pas exploré les endroits les plus probables dans notre système pour un indice d'IET présente et passée), à apparemment des préoccupations émotionnelles sur la place de l'humanité et son rôle futur dans l'univers. Les voix les plus criantes de cette école s'enthousiasment pour une migration interstellaire humaine via des vaisseaux spatiaux avancés ou pour le "principe anthropique" vu comme une "preuve" que l'univers a été particulièrement conçu pour faire évoluer l'intelligence humaine comme une sorte de pinnacle climatique s2Bond & Martin 1980 s3Martin & Bond 1983 s4Tipler 1980, 1981. Si nous en enlevons les choses non-pertinentes, l'argument, concernant les "terres", reste basé sur essentiellement une chose : la conceptualisation par Michael Hart de ce qu'il a appelé la "Zone Continuellement Habitable" (ZCC) pour les planètes porteuse de vie.

Pour critiquer cette questions nous devrions commencer avec la version standard de ce que les planétologues pensent de ce qui devrait se passer lors de la formation d'un système autour d'un soleil. Lorsqu'une étoile semblable au soleil se condenses par la gravité à partir d'un nuage moleculaire lourd (un nuage d'hydrogène/hélium jonché de quantités substantielles d'éléments plus lourds), d'autres grains et grumeaux d'attraction se forment aussi. De tels grumeaux météoritiques ou cométaires s'aggrègent et se condensent dans les cœurs des planètes entourés du gaz riche en hydrogène du nuage. Le nuage se condense, tourne, s'applatit jusqu'à ce qu'il y ait un système semblable à un disque avec le proto-soleil au centre et les proto-planètes tournant dans un plan applati autour. Une première phase super-brillante de la formation d'étoile souffle alors le gaz lumineux primaeval du nuage originel issu des cœurs rocheurs des planètes en devenir les plus proches de l'étoile. Les cœurs continuent de se condenser et de se réchauffer à mesure que des éléments lourds s'engagent dans une dégradation radiactive. Les solides fondent et les métaux plongent au centre, tandis qu'une crôute plus légère se forme et flotte. La croûte se fracture et les gaz s'échappent pour reformer l'atmosphère (plus d'hydrogène et d'hélium, mais, plus important, du dioxide de carbone, de la vapeur d'eau, de l'azote et quelques autres composants). Le vent solaire a maintenant diminué, et cette nouvelle atmosphère devient la véritable atmosphère primordiale des planètes semblables à notre Terre s5Torbett & al. 1982 s6Lewis & Prinn 1984.

Maintenant la planète se refroidit. Il s'agit de la phase critique. La planète se refroidira-t-elle assez pour faire pleuvoir ses océans vaporeux en devenir ? Si la planète est trop proche du soleil, elle ne le fera pas. Au lieu de cela, il manquera d'eau liquide suffisante pour dissoudre le dioxide de carbone. Le CO₂' will pack l'atmosphère alors que la ventilation continue de gaz intervient dans la croûte. Ce "gaz à effet de serre", le CO₂', piègera de plus en plus de chaleur jusqu'à ce que l'atmosphère et les températures de surface soient à un niveau impropre à une vie même élémentaire. Tel fut le sort de Vénus. Ainsi, des planètes prometteuses seront trop près de leur étoile.

Ils peuvent aussi être trop éloignées. Sur une telle planète les pluies seront complètes et le CO₂' sera dissous. Les processus menant à la vie pourraient bien commencer. Mais à mesure que la chaleur primordiale de la planète, insuffisamment augmentée par la radiation émanant de son étoile, continue de chuter, l'eau liquide gèle et la glaciation commence. Une telle planète au potentiel précoce de génération de vie mourra. Ce fut probablement le sort de Mars s7Pollack & al. 1987. Même des générateurs de vie mieux placés pourraient atteindre une crise plus tardive causée par des changements de l'atmosphère dûs à la diffusion biogénique de quantités massives d'oxygène. De tels changements résultent aussi en moins de retention de chaleur et une glaciation irreversible potentielle. Ce dernier risque pourrait être substantiellement modulé par les activités de contrôle de l'atmosphère des formes de vie les plus primitives dans les océans (ce qu'on appelle la force GAIA), cependant s8Lovelock 1980 s9Margulis 1982.

Par conséquent, il existe une zone de vie entourant chaque étoile semblable au soleil, une bande au sein de laquelle une planète doit avoir la chance de se former si elle doit être une terre à eau liquide. Quelles sont les probabilités qu'un tel coup de chance se produise ? Hart et l'école de l'opinion minoritaire disent que les chances sont si minces qu'il est presque impossible d'avoir une planète incluse dans ce canal étroit. Les modèles de Hart indiquent que la galaxie est remplie de simili-Vénus et Mars, et que la Terre, fabuleux hasard, pourrait être unique.

Cette position est aujourd'hui largement écartée ou sérieusement modifiée, même par les pessimistes. Les raisons sont multiples :

1. Les modèles atmosphériques initiaux se sont révélés être trop simplistes et même directement inexacts pour une partie de ce qu'ils incluaient s10Schneider & Thompson 1980.
2. Les modèles initiaux ignoraient totalement l'effet des formes de vie (microorganismes) dans la stabilisation des atmosphères
3. Une modélisation plus complexe, et probablement plus exacte, des premières atmosphères prédit la probabilité de zones d'eau liquides bien plus larges, en particulier du "côté froid" de la bande s11Kasting & al. 1988.
4. L'histoire de notre propre Terre montre une adaptation à des entrées d'énergie solaire différant largement tout en maintenant une stabilité température remarquable à la surface, une stabilité impossible si les modèles des pessimistes étaient un tant soit peu exacts s12Schneider & Thompson 1980.

Des nouveaux modèles d'atmosphères et températures mènent à ces zones de vie 6 ou 7 fois plus larges que l'estimation de Hart. Dans notre propre système solaire avec la Terre à la distance de référence de 1,0 unité astronomique, le modèle de Hart mène à une zone de vie entre 0,95 et 1,01 UA. Les nouvelles estimations augmentent la zone de vie locale à entre 0,86 et 1,25 (ou plus) UA. Vénus, pour référence, est trop chaude à 0,72 UA. Mars est un peu trop froide à 1,52 UA. Avec cette zone plus large quelles sont les chances qu'une planète semblable à la Terre se forme là ? Nous disposons de certains guides avec lesquels estimer cette réponse.

Lorsque nous regardons l'espacement des planètes dans notre propre système, nous sommes frappés par l'intuition d'une disposition schématique. Les grands rochers semblent résider en voies de circulation à des distances "respectables" l'un de l'autre, élargissant progressivement les intervalles à mesure que l'on s'éloigne du Soleil. Les hints de l'équation de Bode-Titius at a regularizing mathematical physics qui régit leurs positions, comme si des forces primaévales de résonnance gravitationnelles, les collisions, la masse disponible, ou quoi que ce soit, avait déterminé l'agencement. Nos théories de formation de système devenant meilleures pour approximer les réalités que nous voyons dans nos propres planètes, nous sommes capables d'altérer les paramètres initiaux (taille de l'étoile, métallicité du nuage, moment angulaire) et d'observer nos ordinateurs former des dispositions planétaires alternatives en quelques moments. Les dispositions restent essentiellement les mêmes : de petits terrestres rocheux proche de l'étoile, une zone transitionnelle, des grosses boules de gaz Joviennes plus loin, augmentant tous progressivement leurs intervalles avec leur prochain voisin éloigné. Notre propre système ne devrait pas être très différent des autres de la galaxie.

Si l'arrangement de nos planètes terrestres était précisément la règle dans notre galaxie, il serait facile d'établir une grille contenant les régions "trop chaude", "zone habitable" et "trop froide", et overlay the spacing of our four terrestrials on it. We could then slide the planets up and down and make a quick estimate of how often one would happen to fall in the zone. Pour notre système, une planète tombe dans la zone de vie plus de 90 % du temps (environ 92,4 % en fait). Si notre système was average in this sense, then the vast majority of extra-solar systems would have a terrestrial planet in the zone. Our own spacing would allow a few systems (environ 8,5 %) to have 2 earths in the zone. Le fait que les 2 nombres s'ajoutent à quelque chose de très proche de 100 n'est pas mystérieux ; cela découle simplement du fait que la largeur de notre zone de vie (0,39 UA) est pratiquement égale à notre espacement planétaire moyen dans la zone terrestre (0,38 UA). Ceci est peut-être juste une coïncidence, et peut-être pas aussi vrai que ça, étant donnés nos futurs raffinements des estimations de largeur de zone de vie. Mais cela pourrait aussi être juste une autre raison intuitive de croire que les terres sont un produit naturel du cosmos.

Un tel raisonnement et la lecture de nombreuses dispositions calculées par ordinateur ont mené les chercheurs à estimer des nombres variables de la quantité de mondes semblables à la terre. Des planètes se forment et une tombe presque toujours dans l'écozone, mais d'autres préoccupations (inclinaison de l'axe, masse, eccentricité orbitale et période de rotation) modèrent nombre des suppositions. En fonction particulièrement de ce que le modèle utilisé dit de la masse planétaire, les estimations faites sur des zones de vie élargies (non-Hart) placeraient les planètes semblables à la terre avec toutes les caractéristiques adéquates dans les zones entre 1/3 et 2/3 des fois pour les étoiles très semblables au soleil. Parce la plupart des étoiles adéquates seront plus petites, peut-être calling for generally smaller planes as well, les chances pourraient chuter. Stephen Dole les fait chuter d'un facteur 10 (à 1 terre pour chaque 200 étoiles dans le disque) ; Martyn Fogg les fait chuter d'un facteur de 50 (1 pour 1000 étoiles) ; et les "enthousiastes de l'école Hart" de Bond et Martin les font chuter d'un facteur de 500 (1 pour 6000 à 12 000 étoiles). Bond et Martin, et même Fogg, ont utilisé des modèles de Hart modifiés et leurs estimations sembleraient trop basses. Dole semble plus legitime et peut-être son pronostic est meilleur pour le moment (voir Fogg 1986ab, pour des comparaisons). S'il existe des facteurs plus déterminants assurant un contenu de mase adéquat pour des planètes terrestres près des zones de vie (et d'autres caractéristiques orbitales), alors l'estimation suivante plus optimiste de Sebastian von Hoerner de l'Observatoire National de Radio Astronomie pourrait bien être vraie:

Certaines estimations astronomiques montrent que probablement 2 % environ de l'ensemble des étoiles ont une planète remplissant toutes les conditions connues nécessaires pour développer une vie semblable à la nôtre. Si nous sommes dans la moyenne, alors sur la moitié de ces planètes une intelligence s'est développée plus tôt et plus loin, tandis que l'autre moitié est stérile ou sous-développée s13cité dans Ridpath 1975.