La planète candidate à l'émergence de la vie connaît sans aucun doute des événements catastrophiques et des extinctions périodiques. Si la vie est destinée à survivre et à se développer, la planète doit avoir certaines conditions pour son existence.Il y a des centaines de milliards d'étoiles dans notre Galaxie, dont beaucoup ont des planètes de la taille de la Terre, situées à la bonne distance de leurs étoiles afin que l'eau liquide puisse être à leur surface, de sorte que la vie a une chance d'apparaître partout dans la Voie lactée. Du moins, nous le pensons. Mais ne peut-il pas être que nos conditions sur notre planète nous séparent en quelque sorte de la vie qui est apparue et s'est développée sur Terre? Voici ce que le lecteur nous demande:
Que se passerait-il si notre système solaire se formait un peu plus loin le long de la manche de la Galaxie? Si nous étions à sa toute fin? Mais que se passerait-il si, au lieu d'un énorme trou noir au centre, notre système solaire était là? Notre climat en changerait-il? Pourrions-nous survivre?
Voyons ce qui changerait dans ce cas.
Illustration d'un disque protoplanétaire dans lequel les planètes et les planétésimaux créent des «sillons» en cours de formation. Le disque externe fournit du matériel qui finit par se retrouver dans les manteaux, la croûte, les atmosphères et les océans de planètes comme la nôtreNous savons
très bien comment et ce qui s'est développé dans notre système solaire au cours des 4,5 milliards d'années écoulées. Un nuage moléculaire de gaz enrichi de certaines substances - environ 2% des éléments lourds en masse, 28% d'hélium et 70% d'hydrogène - a comprimé et engendré de nouvelles étoiles. L'un d'eux était destiné à devenir notre Soleil, formé avec le disque protoplanétaire qui l'entoure, comme cela arrive avec presque toutes les étoiles.
Pendant des dizaines de millions d'années, le soleil chaud a évaporé le matériau de la partie intérieure du disque, et la partie extérieure, plus froide, est tombée vers l'intérieur et s'est rassemblée autour des noyaux qui ont pris vie. Les mondes géants les plus massifs contenaient un grand nombre des éléments les plus légers (hydrogène et hélium), et les petits mondes rocheux n'ont pas réussi. Tout le reste a été fait par des interactions gravitationnelles, qui ont déterminé l'apparence actuelle du système solaire.
De nombreuses propriétés de la Terre et du système solaire semblent particulières, mais peuvent ne pas être nécessaires à l'émergence de la vie. Contrairement aux autres planètes rocheuses du système solaire, seule la Terre a une lune qui provoque le flux et le reflux et maintient une inclinaison d'axe stable. Contrairement à de nombreux autres systèmes stellaires, le nôtre a un géant - Jupiter - situé un peu plus loin que la ceinture d'astéroïdes. Et, contrairement à la plupart des étoiles de la Galaxie, nous sommes situés au bord d'une boucle de bras en spirale, à 25 000 années-lumière du centre galactique.
La structure de notre Voie lactée est assez bien marquée, y compris la position de notre Soleil. Aujourd'hui, on ne sait pas quelles étoiles et régions de la Galaxie sont capables de soutenir la vie.Pendant 4,5 milliards d'années, la vie sur Terre a continué de survivre et d'évoluer, générant de plus en plus de complexité, de diversité et de codage de plus en plus d'informations dans l'ADN. Nous avons connu de nombreuses extinctions de masse, dont la plupart ne nous sont pas connues exactement. Bien que 30% à 70% de toutes les espèces de choses vivantes aient disparu à un moment ou à un autre, au cours de la dernière période, depuis la chute de l'astéroïde géant il y a 65 millions d'années, la vie sur Terre ne s'est pas arrêtée. Le temps a passé et l'activité biologique s'est poursuivie.
Pourcentage d'espèces disparues à différents intervalles de temps. La plus importante connue est l' extinction massive du Permien survenue il y a 250 millions d'années, dont les causes sont encore inconnues.Mais de toutes les propriétés de la Terre, qui sont absolument nécessaires à la vie? Quel genre de planète peut conduire à une histoire de vie qui sera différente de la nôtre, mais la vie sera-t-elle possible?
Jusqu'à ce que nous trouvions la vie en dehors de la Terre, sur des planètes en dehors du système solaire, les réponses à de telles questions seront inévitablement purement spéculatives. Mais ce ne sont pas des suppositions vides; ce sont des déclarations théoriques publiées avec les meilleures réalisations scientifiques à ce jour. Sur la base de tout ce que nous savons, nous pensons que les conditions qui permettent à la vie d'exister sont beaucoup plus diverses et flexibles que la plupart des gens auraient pu l'imaginer.
Lorsque le pôle Nord de la Terre est dévié au maximum du Soleil, il est au maximum incliné vers la pleine Lune, située de l'autre côté de la Terre. La lune stabilise notre orbite et ralentit notre rotation. On ne sait pas si la présence d'une telle lune est nécessaire pour que la vie se développe et se maintienne sur la planète.Prenons, par exemple, un grand satellite de la Terre. L'interaction gravitationnelle avec elle maintient la stabilité de l'axe de rotation de notre planète. L'inclinaison actuelle de l'axe est de 23,5 °, mais sur de très longs intervalles, elle varie de 22,1 ° à 24,5 °. Dans un monde comme Mars, l'inclinaison de l'axe est désormais presque la même que celle de la Terre: environ 25 °. Mais à intervalles de dizaines de millions d'années, il change dix fois plus fort que le nôtre - de 13 ° à 40 °.
Cela entraîne des changements climatiques importants à différentes latitudes de Mars, dépassant tous les âges glaciaires sur Terre. Mais tant que la vie peut survivre à des changements de température à long terme ou migrer vers des zones de température plus acceptables, cela ne devrait pas être un facteur aussi critique. Fait intéressant, les forces de marée de la lune augmentent également la durée de notre journée - de ≈ 8 heures à 24 heures au cours des quatre derniers milliards d'années. Et cela, apparemment, n'a pas affecté la vie en aucune façon.
Le mouvement des astéroïdes de la ceinture principale et des astéroïdes troyens autour de Jupiter peut être soumis à l'influence d'une planète géante, mais on ignore encore si le nombre d'astéroïdes traversant le chemin de la Terre par rapport au même système stellaire mais sans un géant gazeux similaire augmente ou diminue la présence de Jupiter.Ceci est très similaire à la question de la présence de Jupiter dans notre système solaire. Oui, la sagesse conventionnelle est que Jupiter «nettoie» la ceinture d'astéroïdes et réduit la probabilité qu'un astéroïde entre en collision avec la Terre. Mais en fait, il y a beaucoup de débats sur cette question. Par exemple, pensez à cette question: la présence de Jupiter augmente-t-elle ou diminue-t-elle la probabilité qu'un astéroïde vole dans notre direction? Jupiter agit dans le rôle d'une force perturbatrice, donnant au hasard une vitesse supplémentaire à tout ce qui passe à côté. De nombreux astéroïdes seront jetés, mais de nombreux stables peuvent devenir potentiellement dangereux. Nous ne savons toujours pas très bien si cela apporte une contribution positive ou négative à l'équation cosmique de la vie.
Une carte de la densité des étoiles dans la Voie lactée et le ciel environnant, qui montre clairement la Voie lactée, les grands et les petits nuages magellaniques, et si vous regardez de près, NGC 104 est à gauche du petit nuage magellan, NGC 6205 est légèrement plus haut et à gauche du centre galactique, et NGC 7078 est légèrement ci-dessous. Au total, la Voie lactée contient de 200 à 400 milliards d'étoiles, et le Soleil est situé à environ 25 000 années-lumière de son centre.De plus, il y a un débat sur les étoiles capables de soutenir la vie. Ils doivent non seulement ne pas être trop massifs et de courte durée, mais aussi, peut-être, avoir une masse suffisamment grande dépassant un certain seuil. La plupart des étoiles - environ 80% - sont des naines rouges. Ils sont faibles, effectuent rapidement
la capture des planètes par
marée et émettent souvent de grands éclairs. La vie près d'eux est-elle possible, ou a-t-elle besoin d'une étoile plus massive, semblable au soleil?
Et notre position dans la galaxie? On peut raisonnablement parler de certaines choses, par exemple, de la présence d'un nombre suffisant d'éléments lourds. Pour obtenir des planètes rocheuses avec des ingrédients favorisant la vie, à notre avis, vous devez avoir suffisamment d'éléments lourds. Sans eux, seules des géantes gazeuses peuvent apparaître, sur lesquelles une variété de composés de carbone est impossible, sans laquelle la vie ne peut pas être créée.
Une photographie du centre galactique à plusieurs longueurs d'onde montre des étoiles, du gaz, des radiations et des trous noirs, ainsi que d'autres sources. Une énorme quantité de matériaux y a été recueillie, y compris des éléments lourds et des composés organiques, les précurseurs nécessaires à la vie. Mais il doit y en avoir beaucoup, sinon la vie sera impossible.Mais quel est ce seuil? Est-il nécessaire d'avoir un très grand nombre d'éléments lourds pour le faire fonctionner? Et s'ils seront moitié moins que les nôtres? Et 10 fois? Une centaine? Nous pouvons marquer le nombre d'éléments lourds - ce que les astronomes appellent la
métallicité - par rapport à l'emplacement d'une étoile dans une galaxie. Et nous trouverons, peut-être de manière inattendue, que si les étoiles sont proches du plan du disque de la Voie lactée, et pas trop près, et pas trop loin de son centre, alors elles seront plus ou moins similaires aux nôtres. L'équilibre nécessaire des éléments lourds, si l'on suppose que pour la vie il faut franchir un certain seuil, existe en fait sur la plupart des étoiles de la Voie lactée, apparaissant aujourd'hui.
La relation entre l'arrangement des étoiles dans la Voie lactée et leur métallicité, c'est-à-dire la présence d'éléments lourds. Les étoiles allant de 3000 années-lumière du centre de la Voie lactée à plusieurs dizaines d'années-lumière montrent une abondance d'éléments lourds, très similaires à ce qui se trouve dans le système solaire.Bien sûr, il doit y avoir des endroits où les conditions sont trop dures pour la vie. Une étoile trop massive, 50% plus grande que le Soleil, ne vivra pas assez longtemps pour que la vie atteigne une telle complexité que sur Terre. Une planète habitée qui est trop proche d'un cataclysme cruel - par exemple, d'une supernova ou d'un flash de rayons gamma - peut y perdre la vie, bien qu'il y ait un débat à ce sujet, car la vie peut survivre à ce phénomène. Là où la densité des étoiles est trop élevée, la planète peut simplement être jetée hors de son système stellaire d'origine ou violer de manière critique son orbite. Où nous sommes, les chances d'un tel événement sont très faibles, mais plus proches du centre de la galaxie, elles se seraient incroyablement développées.
Au centre des galaxies, il y a des étoiles, du gaz, de la poussière et des trous noirs - et tout cela tourne autour du trou noir supermassif central et interagit avec lui. Ces masses réagissent non seulement à l'espace incurvé, mais également à la courbure de l'espace elles-mêmes, à la suite de quoi les interactions gravitationnelles mutuelles, se déversant dans la descente des orbites des étoiles et des planètes, se révèlent être très fréquentes.Pour que la vie se développe avec succès pendant des milliards d'années, à notre avis, trois ingrédients de base sont nécessaires: la vie doit naître, les conditions sur la planète doivent être suffisamment stables pour que la vie continue, et la planète doit éviter les événements qui peuvent détruire à 100% toute la vie. Il est très facile d'imaginer une planète telle que Mars, sur laquelle la vie a commencé. Mais si les conditions de la planète changent et deviennent inacceptables pour la vie, ou s'il y a une catastrophe à cause de laquelle tous les êtres vivants meurent, alors le monde semblable à la terre ne fonctionnera pas.
Des événements cataclysmiques se produisent dans toute la galaxie et dans tout l'univers, des supernovae et trous noirs actifs à la confluence des étoiles à neutrons et plus encore. Pour cette raison, les zones d'espace avec un arrangement dense d'étoiles peuvent être trop rigides pour l'apparence de la vie, mais afin d'éliminer complètement cette possibilité, nous aurons besoin de plus de preuves que nous n'en avons actuellement.Néanmoins, il y a peu de chances pour l'émergence de la vie que dans les parties les plus denses et les plus clairsemées de la Galaxie. Le centre galactique est peuplé de jeunes étoiles massives, à côté desquelles la vie est la plus en danger; à la périphérie très raréfiée de la Galaxie, la vie n'aurait guère vu le jour. À notre connaissance, dès que la vie apparaît sur la planète et commence à l'habiter, elle est très difficile à éradiquer.
Nous sommes absolument sûrs que les conditions qui existaient sur Terre après son apparition ont conduit à l'émergence d'une biosphère prospère, mais il nous semble que des conditions complètement différentes pourraient également conduire à un résultat similaire. Dans la grande équation cosmique, il ne faut pas écarter les chances que la vie survive et prospère dans un grand nombre de conditions diverses. Après tout, la jungle, les sources hydrothermales et la neige de l'Antarctique - toutes sont pleines de vie. Une autre planète ne convient peut-être pas aux humains, mais elle peut convenir aux extraterrestres qui ont grandi dessus.
Ethan Siegel - astrophysicien, vulgarisateur scientifique, auteur de Starts With A Bang! Il a écrit les livres «Beyond the Galaxy» [ Beyond The Galaxy ] et «Tracknology: the science of Star Trek» [ Treknology ].