Même si Vénus et la Terre sont des planètes sœurs, elles sont aussi différentes que le paradis et l’enfer. La Terre est un paradis naturel où la vie a persévéré sous son ciel azur malgré de multiples extinctions massives. D’un autre côté, Vénus est une planète brûlante avec des nuages d’acide sulfurique et une pression atmosphérique suffisamment forte pour écraser un être humain.
Mais cette histoire de sœur ne disparaîtra pas car les deux mondes ont à peu près la même masse et le même rayon et sont des planètes rocheuses côte à côte dans le système solaire interne. Pourquoi sont-ils si différents ? Que nous apprennent les différences sur notre recherche de la vie ?
La communauté astronomique internationale reconnaît que la compréhension de l’habitabilité planétaire est un élément essentiel de la science spatiale et de l’astrobiologie. Sans une meilleure compréhension des planètes terrestres et de leurs atmosphères, qu’elles soient habitables ou non, nous ne saurons pas vraiment ce que nous voyons lorsque nous examinons une exoplanète lointaine. Si nous trouvons une exoplanète qui présente des signes de vie, nous ne la visiterons jamais, ne l’étudierons jamais de près et ne pourrons jamais goûter son atmosphère.
Cela déplace l’attention scientifique vers les planètes telluriques de notre propre système solaire. Non pas parce qu’elles semblent habitables, mais parce qu’un modèle complet de planètes telluriques ne peut être complet sans inclure celles qui sont des enfers presque littéraux, comme sa sœur Vénus.
Une récente point de vue de la recherche dans Astronomie naturelle examine comment les deux planètes ont divergé et ce qui aurait pu conduire à cette divergence. Il s’intitule « Vénus comme point d’ancrage pour l’habitabilité planétaire ».
L’auteur principal est Stephen Kane, du Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université de Californie à Riverside. Son co-auteur est Paul Byrne du Département des sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes de l’Université Washington à Saint-Louis.
« L’un des principaux objectifs de la communauté des sciences planétaires et de l’astrobiologie est de comprendre l’habitabilité planétaire, y compris la myriade de facteurs qui contrôlent l’évolution et la durabilité des environnements de surface tempérés tels que celui de la Terre », écrivent Kane et Byrne.
« Les quelques atmosphères planétaires terrestres importantes du système solaire constituent une ressource essentielle pour l’étude de ces facteurs d’habitabilité, à partir de laquelle des modèles peuvent être construits pour être appliqués aux planètes extrasolaires. »
De leur point de vue, les jumelles de notre système solaire constituent notre meilleure opportunité d’étudier comment des planètes similaires peuvent avoir des atmosphères aussi divergentes. Plus nous comprenons cela, mieux nous pouvons comprendre comment les mondes rocheux évoluent au fil du temps et comment différentes conditions favorisent ou restreignent l’habitabilité.
La Terre est une exception. Avec son climat tempéré et ses eaux de surface, il est habitable depuis des milliards d’années, malgré quelques épisodes climatiques qui ont sévèrement restreint la vie. Mais quand on regarde Mars, elle semble avoir été habitable pendant un certain temps, puis a perdu son atmosphère et ses eaux de surface. La situation de Mars doit être plus courante que celle de la Terre.
C’est un défi monumental que de comprendre une exoplanète quand on ne sait rien de son histoire. Nous ne le voyons qu’à une époque de son histoire climatique et atmosphérique. Mais la découverte de milliers d’exoplanètes y contribue.
« La découverte de milliers d’exoplanètes et la confirmation que les planètes telluriques font partie des types les plus courants fournissent un cadre statistique pour étudier les propriétés planétaires et leur évolution en général », écrivent les auteurs.
Une gamme étroite de propriétés permet à la biochimie d’émerger, et ces propriétés risquent de ne pas durer. Nous devons identifier ces propriétés et leurs paramètres et construire une meilleure compréhension de l’habitabilité. De ce point de vue, Vénus est un trésor d’informations.
Mais Vénus est un défi. Nous ne pouvons voir à travers ses nuages denses qu’avec un radar, et personne n’a tenté d’y poser un vaisseau spatial depuis l’URSS dans les années 1980. La plupart de ces tentatives ont échoué et celles qui ont survécu n’ont pas duré longtemps. Sans de meilleures données, nous ne pouvons pas comprendre l’histoire de Vénus. La réponse simple est qu’il est plus proche du soleil. Mais c’est trop simple pour être utile.
« Le chemin évolutif de Vénus vers son état actuel d’effet de serre est un sujet de débat, ayant traditionnellement été attribué à sa plus grande proximité avec le soleil », expliquent Kane et Byrne.
Mais lorsque les scientifiques regardent de plus près Vénus et la Terre, ils découvrent de nombreuses différences fondamentales entre elles, au-delà de leur distance au soleil. Ils ont des taux de rotation différents, des obliquités différentes et des champs magnétiques différents, pour n’en nommer que quelques-uns. Cela signifie que nous ne pouvons pas mesurer avec précision l’effet d’une plus grande insolation solaire sur la planète.
C’est le point principal des auteurs. Les différences entre la Terre et Vénus font de Vénus un élément important dans la compréhension de l’habitabilité des exoplanètes rocheuses. « Vénus nous offre ainsi un point d’ancrage critique dans le discours sur l’habitabilité planétaire, car son histoire évolutive représente une voie alternative par rapport au récit basé sur la Terre, même si les origines des deux mondes sont vraisemblablement similaires », écrivent-ils.
Les auteurs soulignent que l’eau de surface est l’élément essentiel à la vie. Mais la plus grande question est de savoir quels facteurs déterminent la durée pendant laquelle les eaux de surface peuvent persister. « Grâce à cette mesure, les recherches sur l’habitabilité planétaire peuvent alors se concentrer sur les conditions qui permettent à l’eau liquide de surface d’être maintenue tout au long des temps géologiques », écrivent-ils.
La Terre et Vénus se situent aux extrémités opposées du spectre d’habitabilité des planètes rocheuses. C’est une leçon importante que nous pouvons tirer de notre propre système solaire. Pour cette raison, « … comprendre le cheminement vers un scénario Vénus est tout aussi important que comprendre le cheminement vers l’habitabilité qui caractérise la Terre », écrivent les auteurs.
Les deux chercheurs ont dressé une liste de certains des facteurs qui régissent l’habitabilité sur Terre et sur Vénus.
Il y a tellement de choses que nous ignorons sur Vénus. Quelle est la taille de son noyau ? Est-ce qu’il y a déjà eu de l’eau ? Quelques recherches montre que lorsque la planète a perdu son eau et est devenue totalement habitable, il y avait beaucoup d’oxygène dans son atmosphère. Si nous voyions la même quantité d’oxygène sur une exoplanète lointaine, nous pourrions l’interpréter comme un signe de vie. Grosse erreur. « Vénus agit ainsi comme un avertissement pour les interprétations d’atmosphères apparemment riches en oxygène », écrivent les auteurs.
La perspective de recherche de Kane et Byrne est un appel à l’action. Cela reflète ce qui s’est passé récemment Enquêtes décennales a dit. « Les récentes études décennales d’astronomie et d’astrophysique, ainsi que de science planétaire et d’astrobiologie soulignent toutes deux la nécessité d’une meilleure compréhension de l’habitabilité planétaire en tant qu’objectif essentiel dans le contexte de l’astrobiologie », écrivent-ils. Pour les auteurs, Vénus peut ancrer l’effort.
Mais pour que cela serve de point d’ancrage, les scientifiques ont besoin de réponses à de nombreuses questions. Ils doivent étudier son atmosphère de manière plus approfondie à toutes les altitudes. Ils doivent étudier son intérieur et déterminer la nature et la taille de son noyau. Ils doivent absolument amener un vaisseau spatial à sa surface et examiner sa géologie de près. Bref, nous devons faire sur Vénus ce que nous avons fait sur Mars.
C’est un défi, compte tenu de l’environnement hostile de Vénus. Mais des missions se préparent pour explorer Vénus plus en détail. VERITAS, DAVINCI et EnVision sont toutes des missions Vénus prévues pour les années 2030. Ces missions commenceront à donner aux scientifiques les réponses dont nous avons besoin.
À mesure que nous en apprenons davantage sur Vénus, nous devons également en apprendre davantage sur les exo-Vénus. « Une approche parallèle pour étudier les propriétés intrinsèques de Vénus est l’analyse statistique du vaste inventaire (et toujours en croissance rapide) d’exoplanètes terrestres », écrivent les auteurs.
Nous vivons à l’ère de la découverte d’exoplanètes. Nous avons découvert plus de 5 000 exoplanètes confirmées, et ce nombre ne cesse de croître. Nous lançons des vaisseaux spatiaux pour étudier de manière plus approfondie les plus intéressantes. Mais à un moment donné, les choses vont changer. Combien devons-nous en cataloguer ? Est-ce que 10 000 suffisent ? 20 000 ? 100 000 ?
Tout est nouveau en ce moment, et l’enthousiasme suscité par la découverte d’autres exoplanètes, notamment rocheuses dans les zones habitables, est compréhensible. Mais finalement, nous atteindrons une sorte de seuil de rendements décroissants. Afin de les comprendre, nos efforts pourraient être consacrés plus judicieusement à l’étude de Vénus et de la façon dont elle a évolué si différemment.
Tout comme le suggèrent Kane et Byrne.
Plus d’information:
Stephen R. Kane et al, Vénus comme point d’ancrage pour l’habitabilité planétaire, Astronomie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41550-024-02228-5