Les prochaines missions Vénus nous parleront de mondes habitables ailleurs

Alors que nos découvertes d’exoplanètes continuent de s’accumuler (et nous avons repéré plus de 11 000 exoplanètes possibles jusqu’à présent), nous devons savoir si une planète de la taille de la Terre est plus susceptible de ressembler à la Terre, ou plus susceptible de ressembler à Vénus. «Nous ne savons pas lequel de ces résultats est attendu ou probable», explique Paul Byrne, un scientifique planétaire à l’Université d’État de Caroline du Nord. Et pour le découvrir, nous devons beaucoup mieux comprendre Vénus.

La plupart des scientifiques conviendraient que toute exoplanète habitable aurait besoin d’eau.

Avec des températures de surface de 471 °C et des pressions de surface 89 fois pires que celles de la Terre, il semble impossible que de l’eau ait pu exister autrefois sur Vénus. Mais Vénus et la Terre ont à peu près la même taille, le même âge, et notre meilleure hypothèse est qu’elles sont faites de matériaux comparables et sont nées avec des conditions de départ très similaires. Vénus est 30 % plus proche du soleil que la Terre, ce qui est significatif, mais pas de manière écrasante. Et pourtant, après 4,5 milliards d’années, ces deux planètes se sont comportées de manière très différente.

En fait, il y a de plus en plus de preuves que Vénus aurait pu abriter de l’eau il y a longtemps. Les missions Pioneer Venus lancées en 1978 ont fait des mesures alléchantes du rapport deutérium-hydrogène dans l’atmosphère, suggérant que Vénus avait perdu une tonne d’eau au fil du temps. Mais nous n’avons jamais eu de mission appropriée qui pourrait étudier cette histoire de l’eau sur Vénus, rechercher d’anciennes caractéristiques d’écoulement de l’eau à la surface ou comprendre si elle possédait le type de conditions géologiques et climatologiques essentielles pour l’eau et pour des conditions habitables. .

«Il y a peut-être eu deux mondes habitables côte à côte pendant une durée inconnue dans notre système solaire», explique Giada Arney, chercheuse principale adjointe de DAVINCI+. Bien que Vénus soit aujourd’hui inhabitable, le fait qu’elle ait pu être habitable à un moment donné signifie qu’elle n’était pas toujours destinée à un destin aussi infernal si les circonstances s’arrangeaient un peu plus favorablement.

Et c’est une bonne nouvelle pour la façon dont nous évaluons les exoplanètes lointaines. « Au-delà du système solaire, cela pourrait également suggérer que les planètes habitables sont plus courantes que nous ne l’avions prévu », explique Arney.

Il existe deux théories principales sur ce qui est arrivé à Vénus, et elles ont toutes deux des implications sur ce à quoi nous pourrions nous attendre sur d’autres exoplanètes. Le premier, cohérent avec nos observations actuelles mais limitées, est que Vénus a commencé comme un gâchis chaud dès le départ et n’a jamais cédé. Vous voyez, plus une planète est proche de son étoile hôte, plus elle a de chances de tourner lentement (ou même de se bloquer en raison de la marée où un côté fait en permanence face à l’étoile, comme la lune autour de la Terre).

Les rotateurs lents comme Vénus ont généralement plus de mal à maintenir un climat mondial frais et confortable – et pendant un certain temps, on a supposé que c’était probablement ce qui avait poussé Vénus à devenir chaude et insupportable. Les rayons du soleil ont bombardé la planète de chaleur et une atmosphère riche en vapeur ne s’est jamais condensée en eau liquide à la surface. Pendant ce temps, le dioxyde de carbone, l’eau et le dioxyde de soufre dans l’air fonctionnaient comme des gaz à effet de serre qui ne servaient qu’à piéger toute cette chaleur. Et c’est resté ainsi pendant 4 milliards d’années, plus ou moins.

Ensuite, il y a une nouvelle théorie qui a été récemment développée par Michael Way et d’autres au Goddard Institute for Space Studies de la NASA. Ce modèle montre que si vous apportez quelques petites modifications aux climats de ces planètes, elles peuvent développer des formes de nuages ​​hémisphériques longs qui font systématiquement face à l’étoile hôte, reflétant beaucoup de chaleur stellaire. En conséquence, une planète comme Vénus reste tempérée et la vapeur atmosphérique se condense en océans liquides à la surface. Les travaux de Way montrent qu’une fois que vous atteignez ce point, la planète peut réguler sa température elle-même tant que d’autres processus semblables à la Terre, comme la tectonique des plaques (qui aide à éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère) peuvent atténuer l’accumulation de gaz à effet de serre.

C’est une hypothèse compliquée, pleine de mises en garde. Et si Vénus est la preuve que les rotateurs lents peuvent développer des conditions plus habitables, c’est aussi la preuve que ces conditions sont fragiles et potentiellement éphémères. Les personnes qui adhèrent au modèle de Way pensent que ce qui s’est probablement passé sur Vénus, c’est qu’une quantité massive d’activité volcanique a submergé la planète de carbone et transformé l’atmosphère en dioxyde de carbone à 96%, dépassant tout ce que la tectonique des plaques de secours pouvait fournir.

Et pourtant, c’est une hypothèse qui mérite d’être testée via DAVINCI+ et VERITAS, car comme le souligne Arney, bon nombre des exoplanètes potentiellement habitables que nous avons découvertes sont des rotateurs lents qui orbitent autour d’étoiles de faible masse. Parce que ces étoiles sont plus faibles, les planètes doivent généralement les orbiter à proximité afin de recevoir suffisamment de chaleur pour permettre la formation d’eau liquide. S’ils forment des nuages ​​hémisphériques, ils pourraient peut-être préserver des climats habitables. La seule façon dont nous pouvons actuellement sonder si cette hypothèse a du sens est de voir d’abord si cela a pu se produire sur Vénus.

Mais avant de pouvoir appliquer le modèle de Way à d’autres exoplanètes, nous devons déterminer s’il explique Vénus. DAVINCI+ descendra dans Vénus et sondera directement la chimie et la composition de l’atmosphère, ainsi qu’une image de la surface en cours de descente. Il devrait être en mesure de collecter le type de données qui nous aident à savoir si Vénus était vraiment humide plus tôt dans sa vie, et également à étoffer davantage son histoire climatique et si un nuage long d’un hémisphère aurait vraiment pu se former.

L’orbiteur VERITAS interrogera la géologie de la planète, en prenant des images à haute résolution grâce à des observations radar qui pourraient être en mesure de détecter des preuves de terrain ou de reliefs créés par les flux d’eau ou la tectonique passée. La cible la plus excitante pourrait être la tesselle : des régions montagneuses fortement déformées qui sont considérées comme les plus anciennes caractéristiques géologiques de la planète. Si VERITAS détecte des preuves d’océans anciens – ou à tout le moins, du type d’activité géologique qui aurait pu maintenir la planète plus tempérée il y a longtemps – cela soutiendra l’idée que d’autres exoplanètes à rotation lente pourraient atteindre les mêmes conditions.

« Penser qu’ils vont ensemble en fait vraiment une sorte de méga-mission complémentaire », explique Lauren Jozwiak, spécialiste des planètes au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory qui travaille sur la mission VERITAS. « Cette idée que vous voudriez faire à la fois de la cartographie géologique et du sondage atmosphérique a été au cœur de la façon dont vous voudriez enquêter sur Vénus », explique Jozwiak.

En fin de compte, si Vénus a toujours été inhabitable, la raison est probablement liée à sa proximité avec le soleil. Ainsi, toute exoplanète de taille similaire qui est proportionnellement proche de sa propre étoile sera probablement comme Vénus. Et nous ferions mieux de concentrer davantage d’enquêtes sur des exoplanètes plus éloignées de leurs étoiles.

D’un autre côté, si Vénus a eu une période de refroidissement avant de se transformer en four permanent, cela signifie que nous devrions prendre au sérieux les exoplanètes de la «zone de Vénus», car elles peuvent encore être habitables. Cela suggère également que des facteurs tels que la tectonique des plaques et le volcanisme jouent un rôle essentiel dans la médiation des conditions habitables, et nous devons également trouver des moyens d’étudier ces choses sur des mondes lointains.

Plus nous réfléchissons à ce que DAVINCI+ et VERITAS pourraient réaliser, plus il semble que nous sous-estimons à quel point nous devrions être excités. Ces prochaines missions « changeront complètement notre façon de penser à la fois à Vénus et à la formation planétaire en général », a déclaré Jozwiak. « C’est une période passionnante pour découvrir si Vénus est la » Terre une fois et future « . »