La Terre soutient la seule vie connue dans l'univers, tout cela en fonction fortement de la présence d'eau liquide pour faciliter les réactions chimiques. Bien que la vie à cellule existait presque aussi longtemps que la Terre elle-même, il a fallu environ trois milliards d'années pour que la vie multicellulaire se forme. La vie humaine existe depuis moins d'un à 10 millième de l'ère de la Terre.
Tout cela suggère que la vie pourrait être courante sur les planètes qui soutiennent l'eau liquide, mais il pourrait être rare de trouver la vie qui étudie l'univers et cherche à voyager dans l'espace. Pour trouver la vie extraterrestre, il pourrait être nécessaire pour nous d'y voyager.
Cependant, l'immensité de l'espace, associée à l'impossibilité de voyager ou de communiquer plus rapidement que la vitesse de la lumière, impose des limites pratiques sur la mesure où nous pouvons errer.
Seules les étoiles les plus proches du soleil pourraient être visitées au cours d'une vie humaine, même par une sonde spatiale. De plus, seules les étoiles de taille et de température similaires au soleil sont suffisamment à longue durée de vie et ont des atmosphères suffisamment stables pour que la vie multicellulaire ait le temps de se former.
Pour cette raison, les étoiles les plus précieuses à étudier sont les 60 étoiles en forme de soleil qui sont plus proches de nous que environ 30 années-lumière. Les planètes les plus prometteuses en orbite autour de ces étoiles auraient des tailles et des températures similaires à la Terre, donc un sol solide et de l'eau liquide peuvent exister.
Une aiguille dans la botte de foin
L'observation d'une exoplanet en forme de terre séparément de l'étoile dans laquelle il est en orbite est un défi majeur. Même dans le meilleur scénario possible, la star est un million de fois plus brillant que la planète; Si les deux objets sont flous ensemble, il n'y a aucun espoir de détecter la planète.
La théorie de l'optique dit que la meilleure résolution que l'on peut obtenir dans les images du télescope dépend de la taille du télescope et de la longueur d'onde de la lumière observée.
Les planètes avec de l'eau liquide dégagent le plus de lumière aux longueurs d'onde autour de 10 microns (la largeur d'une fin des cheveux humains et 20 fois la longueur d'onde typique de la lumière visible). À cette longueur d'onde, un télescope doit collecter la lumière sur une distance d'au moins 20 mètres pour avoir une résolution suffisante pour séparer la Terre du soleil à une distance de 30 années-lumière.
De plus, le télescope doit être dans l'espace, car regarder à travers l'atmosphère de la Terre brouillerait trop l'image. Cependant, le télescope spatial James Webb (JWST) – n'a que 6,5 mètres de diamètre, et ce télescope était extrêmement difficile à lancer.
Étant donné que le déploiement d'un télescope spatial de 20 mètres semble hors de portée avec la technologie actuelle, les scientifiques ont exploré plusieurs approches alternatives.
L'un consiste à lancer plusieurs télescopes plus petits qui maintiennent des distances extrêmement précises entre eux, de sorte que l'ensemble entier agit comme un télescope de grand diamètre. Mais, le maintien de la précision de position de l'engin de vaisseau spatial requis (qui doit être étalé avec précision à la taille d'une molécule typique) est également impatient.
D'autres propositions utilisent une lumière de longueur d'onde plus courte, de sorte qu'un télescope plus petit peut être utilisé. Cependant, dans la lumière visible, une étoile semblable à un soleil est plus de 10 milliards de fois plus brillante que la Terre. Il est au-delà de la capacité actuelle de bloquer suffisamment de lumière d'étoiles pour pouvoir voir la planète dans ce cas, même si en principe, l'image a une résolution suffisamment élevée.
Une idée pour bloquer la lumière des étoiles consiste à piloter un vaisseau spatial appelé « Starshade '' qui fait des dizaines de mètres, à une distance de dizaines de milliers de kilomètres devant le télescope spatial, de sorte qu'il bloque exactement la lumière de l'étoile tandis que la lumière d'une planète compagnon n'est pas bloquée.
Cependant, ce plan nécessite que deux vaisseaux spatiaux soient lancés (un télescope et un StarShade). De plus, pointer le télescope de différentes étoiles impliquerait de déplacer les milliers de kilomètres de Starshade, en utilisant des quantités de carburant prohibitivement.
Une perspective rectangulaire
Dans un article apparaissant dans Frontières en astronomie et sciences de l'espace les astrophysiciens proposent une alternative plus réalisable.
Ils montrent qu'il est possible de trouver des planètes à proximité en forme de terre en orbite autour d'étoiles de soleil avec un télescope qui a à peu près la même taille que JWST, fonctionnant à peu près la même longueur d'onde infrarouge (10 micron) que JWST, avec un miroir qui est un rectangle de 20 mètres au lieu d'un cercle de 6,5 mètres de diamètre.
Avec un miroir de cette forme et de cette taille, ils peuvent séparer une étoile d'une exoplanet dans la direction que le miroir du télescope mesure 20 mètres de long. Pour trouver des exoplanètes à n'importe quelle position autour d'une étoile, le miroir peut être tourné pour que son long axe s'aligne parfois avec l'étoile et la planète.
L'équipe montre que cette conception peut en principe trouver la moitié de toutes les planètes existantes en forme de terre en orbite autour d'étoiles en forme de soleil dans les 30 années-lumière en moins de trois ans. Bien que la conception nécessite une ingénierie et une optimisation supplémentaires avant que ses capacités ne soient assurées, il n'y a pas d'exigences évidentes qui nécessitent un développement technologique intense, comme c'est le cas pour d'autres idées de premier plan.
S'il y a environ une planète en forme de terre en orbite autour de l'étoile de soleil moyenne, alors nous trouverions environ 30 planètes prometteuses. L'étude de suivi de ces planètes pourrait identifier ceux qui ont des atmosphères qui suggèrent la présence de la vie, par exemple, l'oxygène, qui s'est formé par la photosynthèse.
Pour le candidat le plus prometteur, nous pourrions envoyer une sonde qui finirait par rayonner les images de la surface de la planète, explique les astrophysiciens. Le télescope rectangulaire pourrait fournir un chemin simple vers l'identification de notre planète sœur, Earth 2.0.
