Exobiologie : la vie aurait débuté sur

des exoplanètes carbonées

Les plus anciennes formes de vie seraient nées sur des planètes carbonées. Ici, une vue d'artiste représentant une planète de ce type autour de son étoile. Elle pourrait contenir de l'eau liquide en surface mais aussi des hydrocarbures et être constituée d'une fine couche de graphite et de diamant. © Christine Pulliam

Le concept de planète carbonée a été proposé en 2005 par Marc J. Kuchner (Princeton) et Sara Seager (Carnegie/DTM). Il leur a en fait été suggéré par les travaux de la cosmochimiste Katharina Lodders. En 2004, suite aux mesures des abondances de méthane (CH₄) et d’eau dans l’atmosphèrede Jupiter réalisées par Galileo, Katharina Lodders avait déduit que cette planète du Système solaire était appauvrie en oxygène mais enrichie en carbone.

Selon la chercheuse, cela suggérait que l’embryon planétaire à l’origine de la géante – qui s’était développé dans le disque protoplanétaire – devait s’être formé dans une zone particulièrement riche en carbone. En cas de migration planétaire, l’enveloppe gazeuse d’un tel embryon aurait pu être soufflée en s’approchant du Soleil, laissant une superterre particulièrement riche en carbone.

On pouvait développer l’hypothèse un cran plus loin. De telles exoplanètes carbonées existaient peut-être dans l’univers. Cela apparaissait d’autant plus plausible que l’on sait, d'après l'étude des nuages moléculaires (ces lieux de naissance de pouponnières d’étoiles), que les poussières qu’ils contiennent sont plus ou moins riches en silicates et composés carbonés. On pouvait donc imaginer des disques protoplanétaires plus riches en carbone que celui ayant donné naissance au Système solaire et à ses planètes rocheuses composées d’un manteau silicaté enrobant un noyau de fer et de nickel.

L'astrophysicien et cosmologiste Jean-Pierre Luminet nous parle des exoplanètes. © Futura-Sciences

Des océans avec une atmosphère de monoxyde

de carbone

Il s’y formerait donc des exoplanètes possédant, tout comme les planètes rocheuses du Système solaire, un noyau métallique mais dont l'enveloppe solide contiendrait beaucoup de carbone sous la forme de carbures métalliques (de silicium et de titane notamment), de carbonates et peut-être même de diamant. Les enveloppes fluides de ces planètes carbonées pourraient ressembler en partie à la surface de Titan, c'est-à-dire avec de l’eau liquide, des hydrocarbures et une atmosphère contenant beaucoup de monoxyde de carbone. Si l’exoplanète se trouve dans la zone d’habitabilitéautour de son étoile hôte, de la vie comparable à celle que l’on connaît sur Terre pourrait y apparaître.

En fait, comme l’explique Natalie Mashian (en thèse à Harvard avec le célèbre Avi Loeb) dans un article déposé sur arXiv, ces exoplanètes carbonées seraient sans doute les exoplanètes qui se sont formées le plus tôt dans l’histoire du cosmos. La vie aurait donc très bien pu débuter d’abord sur des planètes carbonées.

En effet, des noyaux plus lourds que l’hydrogène, l’hélium et le lithium se forment dans les étoiles. Ces dernières explosent alors en supernovae pour injecter dans le milieu interstellaire les nouveaux noyaux qui enrichissent ce milieu en éléments lourds avant d’intégrer de nouvelles étoiles, et le cycle recommence. Il y a donc une évolution chimique des galaxies. Ainsi, les premiers disques protoplanétaires devaient être moins riches en carbone et silicium qu’aujourd’hui, mais comme la proportion relative de carbone était plus importante, la naissance des exoplanètes carbonées aurait un temps été autorisée, ou pour le moins favorisée.

Selon Natalie Mashian et Avi Loeb, ces plus anciennes exoplanètes pourraient se trouver autour de vieilles étoiles pauvres en éléments métalliques (contenant notamment 100.000 fois moins de fer que notre Soleil) mais relativement riches en carbone – des Carbon-Enhanced Metal-Poor (CEMP) stars, littéralement en anglais. Il serait possible de les détecter par la méthode des transits planétaires mais il resterait à analyser leur atmosphère pour pouvoir, peut-être, démontrer qu’il s’agit effectivement de planètes carbonées. Elles pourraient, tout comme les amas globulaires, avoir été le lieu de naissance des civilisations intelligentes les plus anciennes de l’univers observable.

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :

L’Agence spatiale européenne (Esa) développe plusieurs projets pour chercher sur d’autres planètes, aussi bien dans le Système solaire qu’au-delà, si les conditions pour l’émergence d’une vie sont réunies, si elle a pu exister ou si elle existe.