samedi 19 mars 2016

L'apparition de la vie dépend de l'existence d'un champ magnétique protecteur

Pour être habitable, une planète a besoin de chaleur, d'eau liquide, d'une surface rocheuse, d'une atmosphère accueillante et... d'être bien protégée des éruptions de son étoile. Une étude venant de paraître montre que la présence d'un champ magnétique protecteur joue un rôle clé dans le développement de la vie.



Vue d'artiste du champ magnétique protecteur de la Terre (CfA)
La vie est apparue sur la Terre il y a environ 4 milliards d'années, quand le Soleil n'avait que 600 millions d'années. A ce jeune âge, le Soleil ne ressemblait pas à l'étoile relativement calme que nous connaissons aujourd'hui. De nombreuses étoiles du type du Soleil sont connues à différents âges. Le meilleur spécimen permettant d'étudier ce qu'était le Soleil à l'âge de 600 millions d'années, au moment de l'apparition de la vie, est une étoile nommée Kappa Ceti, une étoile de 1,02 masses solaires qui se trouve dans la constellation de la Baleine, à 30 années-lumière. Jose-Dias do Nascimento (Harvard Smithonian Center for Astrophysics) et ses collaborateurs ont observé Kappa Ceti et ont déterminé son âge à une valeur située entre 400 et 600 millions d'années. Ils montrent surtout à quel point K Ceti est active magnétiquement : ils ont mesuré les champs magnétiques à sa surface pour en déduire les vents stellaires associés. 
La valeur moyenne du champ magnétique de l'étoile est de 24 Gauss, avec une valeur maximale montant à 61 Gauss. Les étoiles jeunes exhibent un champ magnétique de surface plus important à cause de leur rotation plus rapide (effet dynamo).

K Ceti produit donc un vent stellaire puissant, de l'ordre de 50 plus intense que celui de notre Soleil actuel. Ce vent stellaire, composé majoritairement de protons et d'électrons, est à même de balayer la moindre atmosphère d'une planète en orbite dans la zone théoriquement habitable si cette dernière n'est pas muni elle-même d'un champ magnétique qui dévie les particules chargées.
C'est très probablement ce qui est arrivé à la planète Mars dans notre système solaire, elle qui n'a pas de champ magnétique global, a contrario de la Terre.
Modélisation des lignes de champ magnétique de
K Ceti générant un vent solaire 50 fois plus intense
que celui du Soleil (J-D Nascimento et al./CfA)

Jose-Dias do Nascimento et son équipe ont modélisé quel aurait été l'impact des vents stellaires de K Ceti sur la Terre telle qu'elle était il y a 4 milliards d'années quand les premières formes de vie apparaissaient. Le champ magnétique terrestre était alors légèrement plus faible que ce qu'il est aujourd'hui. Ils montrent que la magnétosphère de la Terre, sa zone de protection magnétique, aurait résisté aux assauts répétés des éruptions du jeune Soleil, mais elle aurait été tout de même réduite d'environ la moitié de sa taille actuelle par les flux intenses de particules chargées. La jeune Terre n'avait donc pas autant de protection qu'aujourd'hui, mais tout de même suffisamment pour protéger son atmosphère et les molécules complexes qui y étaient en cours d'assemblage.

Les astronomes doivent maintenant déterminer quelle est la fréquence d'apparition sur Kappa Ceti de "superéruptions" localisées, qui pourraient libérer jusqu'à 100 millions de fois plus d'énergie que les éruptions les plus fortes du Soleil actuel... et potentiellement dépouiller complètement l'atmosphère d'une planète même munie d'une belle magnétosphère, histoire de savoir combien notre Soleil a pu en produire dans sa tendre enfance...

Pour finir, ce que nous rappelle cette étude, c'est que se trouver en "zone habitable" autour d'une étoile ne suffit absolument pas pour que la vie puisse se développer. Il faut aussi nécessairement que la planète possède une magnétosphère protectrice puissante (donc un champ magnétique interne), pour que son atmosphère puisse résister aux éruptions de son étoile. La Terre avait cette chance.

Source : 

Magnetic field and wind of Kappa Ceti : Toward the planetary habitability of the young Sun when life arose on Earth
J.-D. do Nascimento et al.
The Astrophysical Journal Letters, Volume 820, Number 1