Les gens veulent toujours savoir ce qui arrivera à la Terre lorsque le soleil enfonce finalement en tant que géant rouge. D'une part, le soleil en expansion transformera les planètes intérieures en cendres. Cela épelera presque certainement la fin de la vie sur notre planète.
Mars pourrait devenir plus tempéré et hospitalier pour la vie. De plus, il pourrait bien être une aubaine pour le géant du gaz Jupiter et ses lunes. En effet, la zone habitable du système solaire se déplacera vers l'extérieur de l'endroit où elle est maintenant, à un endroit englobant le système jovien et forçant les changements à tous ces mondes.
Prenez Europa, par exemple. C'est un monde glacé aujourd'hui et restera ainsi pendant longtemps. Cependant, lorsque le soleil entre dans la phase géante rouge de son évolution en environ 12 milliards d'années, les chercheurs estiment qu'Europa pourrait développer et maintenir une atmosphère de vapeur d'eau ténue.
Que cela puisse ou non soutenir la vie est une question ouverte. Le fait que Europa puisse être affecté par la «chaleur» de la zone habitable signifie qu'il y aura plus d'endroits possibles dans le système solaire où la vie pourrait se développer (ne serait-ce que pendant une courte période).
Dans un contexte plus large, étudier l'effet de la phase géante rouge du soleil sur les mondes comme Europa donne aux astronomes et aux scientifiques planétaires un aperçu de ce qui arrive aux zones habitables, ainsi qu'aux planètes et lunes qui survivent à la mort de leurs étoiles.
Fait intéressant, bien plus de 90% de toutes les exoplanètes observées en orbite des étoiles qui finiront comme des naines blanches, tout comme le soleil le fera. Il est important de comprendre comment ces mondes évolueront pendant les phases géantes rouges et naines blanches. Il met également en lumière l'évolution de notre propre système solaire.
Que se passe-t-il lorsqu'une étoile meurt
En général, l'histoire évolutive d'une étoile comme le soleil se complique à mesure qu'elle vieillit. Actuellement, c'est sur la séquence principale, c'est-à-dire la phase de combustion d'hydrogène. Cela continuera pendant environ cinq milliards d'années.
Finalement, le carburant d'hydrogène dans le noyau s'épuise et le soleil commencera à fusionner des éléments plus lourds (hélium, etc.). Cela, à son tour, déclenchera l'expansion de l'enveloppe extérieure (atmosphère), et le soleil se transforme en géant rouge. Une fois que le soleil entra dans cette phase « gonflée », elle engloutira les mondes les plus proches.
Mercure et Vénus disparaîtront définitivement dans les flammes du soleil, mais le jury est toujours absent sur exactement ce qui va arriver à la Terre. Cependant, notre planète natale ne devrait pas rester un monde confortable et habitable. Les planètes et les lunes plus éloignées (Mars et au-delà) ne seront pas affectées de la même manière, et le scénario est différent pour chacun de ces mondes.
Finalement, les restes de l'enveloppe atmosphérique du soleil flotteront dans l'espace. Le noyau solaire se rétrécira pour devenir un nain blanc.
Des étoiles plus grandes et plus massives subissent des décès plus catastrophiques sous la forme de supernovas (par exemple), et leurs cadavres deviennent des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Toutes les planètes qu'ils ont sont probablement détruites dans l'explosion originale, ainsi que les zones habitables autour des étoiles.
Il est logique d'étudier comment l'évolution des systèmes planétaires, ainsi que leurs étoiles, en particulier les étoiles qui se déplacent dans la phase géante rouge et se retrouvent comme des naines blanches.
En voyant comment notre système, il est crucial, d'autant plus que les astronomes essaient de comprendre le sort des exoplanètes autour d'étoiles de type similaire. En particulier, les systèmes planétaires nains blancs offrent une population intéressante de planètes (et de lunes) potentiellement habitables qui peuvent être étudiées par nos observatoires spatiaux actuels (et à venir).
Il s'avère que certains nains blancs ont des matériaux riches en eau en orbite. Heureusement, ils mettent beaucoup de temps à s'estomper et ont un avenir stable qui sont à peu près aussi longtemps que l'univers existe. Cela signifie que leurs exoplanètes restants (s'ils existent) sont de bonnes cibles pour les observations.
Qu'arrive-t-il à Jupiter et Europa?
Les astronomes veulent examiner les nombreux facteurs qui affectent la capacité d'une planète à survivre à la phase géante rouge de son étoile. Il s'agit notamment de la variabilité changeante d'une étoile parent comme le soleil à mesure qu'elle évolue, des changements dans les corps planétaires et leurs orbites, et l'influence du vent stellaire changeant sur les planètes et leurs lunes. Ceux-ci comprennent un ensemble de facteurs assez complexe.
Un article récent publié sur le arxiv Modèles de serveurs préparatoires et examine deux scénarios: le premier est lorsque le système entre dans la zone habitable de la branche géante rouge en environ 12 milliards d'années à une distance de 2 unités astronomiques (AU) du soleil en expansion (actuellement à 5,2 UA du soleil non expliqué).
Le second est à environ 12,5 milliards d'années et Jupiter n'est que de 0,8 UA du soleil en expansion. Les modèles examinent ce qui arrive à Jupiter et à Europa au fur et à mesure que le processus évolutif se poursuit.
Comme nous le savons tous, Europa est un monde de glace avec un océan liquide souterrain. Puisqu'il restera probablement verrouillé à la marée pour Jupiter au fur et à mesure que le soleil évolue, cette relation gravitationnelle affectera également cette petite lune.
Entre autres choses, lorsque le système Jovian commence à ressentir l'atmosphère solaire en expansion, les ponts de nuage supérieur de Jupiter deviendront probablement des nuages d'eau lumineux.
Ce changement d'albédo affectera également Europa. Il est également possible que Jupiter « gonfle », ce qui pourrait constituer une menace pour ses lunes intérieures. Cependant, sa forte gravité pourrait l'empêcher de le faire, et les lunes pourraient toujours être en orbites sûres.
Sous l'influence d'un Jupiter plus brillant, l'atmosphère solaire en expansion et les vents stellaires qui en résultent, les ICE de surface d'Europa seront sublimatoires. Ceci est similaire à la façon dont la glace au dioxyde de carbone (glace sèche) grésille au soleil.
Une grande partie de la vapeur de glace sublimée sera perdue dans l'espace, mais une partie restera liée à Europa pendant quelques centaines de milliers d'années avant d'être complètement perdue. Qu'il y ait ou non une vie là-bas maintenant, il se pourrait bien que Europa soit habitable pendant cette période.
Une grande question est de savoir s'il est assez long pour que la vie se pose et s'épanouit.
Implications pour les exoplanètes et les exomons
Si c'est le sort d'Europa, il est probable que d'autres exoplanètes ou exomons autour d'étoiles en forme de soleil puissent suivre le même chemin évolutif que leurs étoiles meurent. L'élargissement de l'exploration de ces mondes déjà touchés par leurs stars du géant rouge ou des naines blanches pourrait montrer comment notre propre système solaire sera affecté dans environ 10 milliards d'années.
Les observatoires actuellement disponibles, en plus des missions à venir (comme le télescope romain), pourraient ouvrir de nouvelles opportunités pour étudier ces exoworlds. Ces observations peuvent également fournir une voie pour comprendre si la vie sur ces mondes pourrait persister ou non, même si les étoiles parentales vieillissent et meurent.
