exercice exoplanètes

Exercice : Une planète habitable autour de Gliese 581 ?
Les astronomes cherchent à savoir si certaines des quelque 500 exoplanètes (c'est-à-dire des
planètes appartenant à d’autres systèmes solaires) qui ont été découvertes ces dernières années
remplissent les conditions nécessaires pour abriter la vie.
PARTIE 1 : On considère aujourd’hui que ces conditions dépendent de :
- L’étoile :
Un système à étoile unique comme le nôtre semble a priori plus favorable car les planètes se
retrouveront naturellement sur des orbites quasi-circulaires et stables. La masse de l’étoile devrait
probablement se situer entre la moitié et le double de celle du Soleil
- L’orbite :
La taille de son orbite. La distance de l’étoile à la planète doit être bien ajustée pour que celle-ci puisse
recevoir une quantité d’énergie optimale afin d’assurer l’existence d’eau liquide (zone habitable)
Pour des raisons de stabilité de la température moyenne, il semble également nécessaire que l’orbite soit
pratiquement circulaire, comme celle de la Terre.
- La masse de la planète est un paramètre essentiel. (Idéale = entre 1 et 10 fois la masse de la
Terre)
Elle doit d’abord être suffisante pour que la gravité soit en mesure de retenir des éléments légers comme
le carbone ou l’oxygène.
La planète doit aussi contenir suffisamment de matière radioactive pour pouvoir libérer de l’énergie
pendant des milliards d’années. Cette énergie est cruciale pour soutenir un volcanisme, qui est
probablement un facteur essentiel.
- La planète doit posséder une atmosphère.
D’abord, parce que la synthèse de molécules organiques en quantités non négligeables ne peut pas se
faire dans le vide. Ensuite, parce que cette atmosphère constituera elle aussi un écran protecteur qui
empêchera les premières molécules complexes d’être détruites par le rayonnement solaire, en particulier
dans l’ultraviolet et les rayons X et enfin parce qu’elle module la température (effet de serre) en fonction
de sa composition et de sa densité.
- En plus d’une atmosphère, la planète doit disposer d’une hydrosphère,
Une large quantité d’eau liquide. C’est dans cette hydrosphère, qui offre par ailleurs une protection
accrue contre les rayonnements nuisibles, que les molécules se retrouveront en concentration suffisante
pour permettre des réactions chimiques en grande quantité.
L’eau est de plus l’un des éléments nécessaires à de nombreuses interactions chimiques nécessaires à la
vie (du moins dans une forme similaire à la nôtre).
- Un autre élément probablement essentiel est une lithosphère
C’est-à-dire une surface solide, rocheuse.
PARTIE 2 : Une candidate possible : Gliese 581d
(Doc1)Gliese 581 est une étoile « naine rouge » située à 20,5 années-lumière du soleil, dans la
constellation de la balance. Petite et moins lumineuse que le soleil.
On a identifié autour de l’étoile 4 planètes autour de cette étoile.
Leur masse est identifiées aux environs de 5 et 10 masses terrestre pour G.c et G.d, les modèles
proposés semblent indiquer qu’il s’agit de planètes telluriques.

Gd, plus proche de son étoile que la Terre, reçoit trois fois moins d’énergie de son étoile et il est
fort probable que les forces gravitationnelles , dues à cette proximité, ont bloqué la rotation de la planète
sur elle-même, (comme dans le cas de la Lune autour de la Terre).
Une face de la planète serait donc en permanence exposée au rayonnement de l’étoile et l’autre
perpétuellement dans l’obscurité. Dans ces conditions, on pouvait craindre que l’atmosphère et l’eau de
la planète ne se condensent totalement côté nuit, interdisant l’existence d’un climat propice à l’eau
liquide et à la vie.
L’atmosphère serait dense et riche en CO2
Des recherches récentes ont permis la production d’un modèle numérique de climat qui
montrerait l’existence de vents suffisamment importants pour que l’atmosphère soit « brassé » autour de
la planète et limite les écarts trop importants de température (doc2 et 3)
Doc 2
Doc 3 : Cartes des températures à la surface,
modélisée pour G.d avec une atmosphère de
20 105Pa de CO2 et pour différentes vitesses
de rotation
a) Modèle figé avec un côté jour et un
côté nuit.
b) Rotation lente
c) Rotation plus rapide.
Dans tous les cas les températures sont
comprises entre 10 et 35°C.
Question : En vous basant sur le document
présentant les conditions nécessaires à une
planète pour accueillir la vie, discuter* la
possibilité que Gliese d soit une planète
habitable.
* discuter = trouver les arguments POUR et
CONTRE
AIDE :
- Dans la partie 1, relever les
conditions necessaires pour qu’une
planète soit habitable
- Dans la partie 2, relever dans les
documents les informations
indiquant que les différents critères
sont remplis …ou pas.
Froid
Chaud