L'année écoulée a été une période passionnante pour ceux qui sont engagés dans la chasse aux planètes extra-solaires et aux mondes potentiellement habitables. En août 2016, des chercheurs de l'Observatoire européen austral (ESO) ont confirmé l'existence de l'exoplanète la plus proche de la Terre (Proxima b) encore découverte. Cela a été suivi quelques mois plus tard (février 2017) avec l'annonce d'un système à sept planètes autour de TRAPPIST-1.
La découverte de ces planètes et d’autres planètes extrasolaires (et de leur potentiel pour accueillir la vie) a été un thème primordial lors de la conférence Breakthrough Discuss de cette année. Se déroulant du 20 au 21 avril, la conférence était organisée par le Département de physique de l'Université de Stanford et parrainée par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Breakthrough Initiatives.
Fondée en 2015 par Yuri Milner et son épouse Julia, Breakthrough Initiatives a été créée pour encourager l'exploration d'autres systèmes stellaires et la recherche de l'intelligence extraterrestre (SETI). En plus de préparer ce qui pourrait très bien être la première mission vers un autre système stellaire (Breakthrough Starshot), ils développent également ce qui sera la recherche la plus avancée au monde de civilisations extraterrestres (Breakthrough Listen).
Le premier jour de la conférence a comporté des présentations qui ont abordé les découvertes récentes d'exoplanètes autour d'étoiles de type M (alias naine rouge) et quelles stratégies possibles seront utilisées pour les étudier. En plus d'aborder la pléthore de planètes terrestres qui ont été découvertes autour de ces types d'étoiles ces dernières années, les présentations ont également porté sur la manière et le moment où la vie pourrait être confirmée sur ces planètes.
L'une de ces présentations était intitulée «Observations SETI de Proxima b et des étoiles proches», organisée par le Dr Svetlana Berdyugina. En plus d'être professeur d'astrophysique à l'Université de Fribourg et membre de l'Institut Kiepenheuer de physique solaire, le Dr Berdyugina est également l'un des membres fondateurs de la Planets Foundation - une équipe internationale de professeurs, astrophysiciens, ingénieurs, entrepreneurs et des scientifiques dédiés au développement de télescopes avancés.
Comme elle l'a indiqué au cours de la présentation, les mêmes instruments et méthodes utilisés pour étudier et caractériser les étoiles éloignées pourraient être utilisés pour confirmer la présence de continents et de végétation à la surface d'exoplanètes éloignées. La clé ici - comme l'ont démontré des décennies d'observation de la Terre - est d'observer la lumière réfléchie (ou «courbe de lumière») provenant de leurs surfaces.
Les mesures de la courbe de lumière d'une étoile sont utilisées pour déterminer quel type de classe est une étoile et quels processus y sont à l'œuvre. Les courbes de lumière sont également couramment utilisées pour discerner la présence de planètes autour des étoiles - alias. la méthode de transit, où une planète transitant devant une étoile provoque une baisse mesurable de sa luminosité - ainsi que la détermination de la taille et de la période orbitale de la planète.
Lorsqu'elle est utilisée pour l'astronomie planétaire, la mesure de la courbe de lumière de mondes comme Proxima b pourrait non seulement permettre aux astronomes de faire la différence entre les masses terrestres et les océans, mais aussi de discerner la présence de phénomènes météorologiques. Ceux-ci comprendraient les nuages, les variations périodiques de l'albédo (c'est-à-dire les changements saisonniers) et même la présence de formes de vie photosynthétiques (aka. Plantes).
Par exemple, et illustré par le diagramme ci-dessus, la végétation verte absorbe presque toutes les parties rouges, vertes et bleues (RVB) du spectre, mais réfléchit la lumière infrarouge. Ce type de processus est utilisé depuis des décennies par les satellites d'observation de la Terre pour suivre les phénomènes météorologiques, mesurer l'étendue des forêts et de la végétation, suivre l'expansion des centres de population et surveiller la croissance des déserts.
De plus, la présence de biopigments causés par la chlorophylle signifie que la lumière RVB réfléchie serait hautement polarisée tandis que la lumière UR serait faiblement polarisée. Cela permettra aux astronomes de faire la différence entre la végétation et quelque chose qui est simplement de couleur verte. La collecte de ces informations, a-t-elle déclaré, nécessitera le travail de télescopes hors axe qui sont à la fois grands et à contraste élevé.
Ceux-ci devraient inclure le Colossus Telescope, un projet de télescope massif dirigé par la Planets Foundation - et dont le Dr Berdyugina est le chef de projet. Une fois terminé, Colossus sera le plus grand télescope optique et infrarouge au monde, sans parler du plus grand télescope optimisé pour détecter la vie extrasolaire et les civilisations extraterrestres.
Il se compose de 58 télescopes indépendants de 8 mètres hors axe, qui fusionnent efficacement leur télescope-interférométrie pour offrir une résolution efficace de 74 mètres. Au-delà de Colossus, la Planets Foundation est également responsable de l'ExoLife Finder (ELF). Ce télescope de 40 m utilise bon nombre des mêmes technologies qui entreront dans Colossus et devrait être le premier télescope à créer des cartes de surface des exoplanètes voisines.
Et puis il y a le télescope Polarized Light from Atmospheres of voisin Extra-Terrestrial Planets (PLANETS), qui est actuellement en construction à Haleakala, Hawaï (qui devrait être achevé en janvier 2018). Ici aussi, ce télescope est un démonstrateur technologique de ce qui finira par faire de Colossus une réalité.
Au-delà de la Fondation Planets, d'autres télescopes de nouvelle génération devraient également mener des études spectroscopiques de haute qualité sur des exoplanètes éloignées. Le plus célèbre d'entre eux est sans doute le télescope James Webb de la NASA, qui devrait être lancé l'année prochaine.
Et assurez-vous de regarder la vidéo de la présentation complète du Dr Berdyugina ci-dessous:
