Habitabilité d'un satellite naturel

[invite085e11aa]

Bonjour,

Je me demande s'il existe dans l'univers une configuration telle qu'elle permette la vie sur le satellite naturel d'une géante gazeuse, par exemple. Je sais que des satellites comme Europe ou Titan sont susceptible d'accueillir une vie microbienne, mais j'aimerai imaginer des conditions propres à accueillir une faune et une flore riche, à l'instar de la Terre. Cela soulève bien entendu énormément de questions, qui me dépassent, mes notions de physiques s'étant arrêtées très tôt. En sachant la distance d'une planète comme Jupiter au soleil, j'imagine que pour les habitants d'un tel satellite, le soleil apparaitrait comme un minuscule point dans le ciel. J'imagine aussi que la réalité du système juvien est bien plus complexe que notre simple système Terre-Lune, et que, par conséquent, le fameux soleil devrait régulièrement se retrouver caché par la géante gazeuse ou par le passage des autres nombreux satellites gravitant autour d'elle.

L'idée de ce sujet est de savoir s'il peut théoriquement exister un système solaire où les conditions physiques favorisent l'habitabilité d'un satellite naturel d'une planète géante et, si possible, d'identifier ces conditions. Dans un deuxième temps, il s'agirait d'identifier l'impact que cela aurait sur la vie sur un tel satellite (cycle jour/nuit, durée des saisons, etc..)

Cela soulève de nombreuses questions, pour lesquelles je vous demande votre aide :
* Quel type de soleil fournirait assez de luminosité pour que la zone habitable du système couvre les satellites d'une planète géante ?
* La petite taille d'une lune permet elle le développement de la vie ?
* Existe t'il un exemple de satellite assez dense pour avoir une gravité adéquate ?
* Une atmosphère viable pourrait elle se former dans ces conditions, garantissant des températures sur le satellite ?
* Quid du champ magnétique du satellite en question ?
* Dans le cas d'une rotation synchrone, y a t'il des différences d'habitabilité entre les deux faces du satellite ?

Et j'oublie certainement d'autre notions essentielles. Merci d'avance à ceux qui voudront bien répondre à mon amateurisme.
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[invitec0b62935]

Les 7 grandes lunes du système solaire ont toutes une rotation synchrone, même Callisto qui est à 2 million de km de Jupiter. Donc à priori, il faudra faire avec. Les conséquences sont cependant sans doute très différentes d'une rotation synchrone par rapport à une étoile. Dans le cas d'une rotation synchrone par rapport à une planète, ce n'est pas toujours la même face qui est éclairée donc il y a un cycle jour/nuit dont la durée est égale à la période de révolution autour de la planète. Les cycles jour/nuit seront donc à priori plus lents que les notres (de l'ordre de dix de nos journées), à moins que la Lune soit très proche de sa planète et/ou que celle-ci soit très lourde. Dans ces deux cas, ça risque de se traduire par un champ magnétique "agressif" donc ce n'est pas forcément idéal.

[vanos]

Le plus souvent, ce genre de satellite, quand il est proche, a toujours la même face tournée vers sa planète-mère. Il en résulterait que le centre de cette face ne serait jamais éclairé par l'étoile (le Soleil pour nous) et que la face opposée ne verrait l'étoile (Soleil) que pendant une demi orbite. Ce satellite serait très froid et donc impropre à la Vie. Le cycle jour/nuit, pour la face coté planète est théorique, à cause des éclipses stellaires (solaires) à chaque orbite, seul le centre de la face opposée ne verrait un cycle jour/nuit complet, le reste du satellite aurait des nuits plus longues que les jours, voire pas de jour du tout. En résumé, le froid régnerait en maître.

[noir_ecaille]

J'imagine qu'un satellite baignant dans une atmosphère comme celle des anneaux saturniens, aurait quelque avantage de protection contre le rayonnement de sa géante gazeuse. Non ?

Puis surtout, il faudrait que le satellite soit assez massif et en même temps ait accrété assez de matériaux métalliques et radio-actifs durant sa formation pour avoir un coeur ferreux en fusion -- auquel cas on serait en droit d'attendre un chouïa de champs magnétique interne. En ajoutant les effets de marée dû à la géante gazeuse et aux autres satellites, cela pourrait même créer une tectonique des plaque s'approchant des occurrences terriennes.

Le type d'étoile ? Une naine jaune à l'image de notre soleil me semble appropriée. J'ignore s'il en serait de même pour d'autres type par contre.

Quant à la distance, on a bien détecté des "Jupiter chauds" gravitant autours d'autres étoiles. Alors pourquoi pas une Géante Gazeuse à même distance de sa naine jaune que la Terre ?

Par contre, concernant le cycle jour-nuit et la répartition adéquate de chaleur pour avoir de l'eau liquide, le climat promet d'être chaotique eût égard :
- aux écarts de température entre les deux faces durant la "journée"
- aux écarts de température entre le jour et la nuit pour les parties éclairables par l'étoile

On sera loin de la classique journée terrienne...

[A voir en vidéo sur Futura]

[cancerman]

salut

je te renvois à cette étude :
http://adsabs.harvard.edu/abs/2012A&A...545L...8H

Les recherches de René Heller ont montrés qu'en fonction de l'excentricité orbitale d'une lune il existe une masse minimale pour que les étoiles accueillent des exolunes habitables, cela fait environ 0,2 masse solaire, en tenant compte de l'effet des éclipses et des diverses contraintes ( force des marée etc .. )

Bonne lecture

cancerman

[noir_ecaille]

En fait on a très peu de chance de tomber sur un ersatz de Pandora (cf le film Avatar).

Parce que même si on trouve une telle étoile avec une géante gazeuse abritant des lunes de taille assez conséquente pour retenir une atmosphère suffisante pour l'effet de serre, mais pas trop non plus pour avoir de l'eau liquide... L'instabilité créée par les autres satellites, l'étoile finalement très proche, et d'éventuelles autres géantes gazeuses... On peut avoir les bonnes conditions mais pas sûr que ça dure bien longtemps -- ou alors occasionnellement de façon "cyclique" ?

[Jypou]

Bonjour,

Par contre, concernant le cycle jour-nuit et la répartition adéquate de chaleur pour avoir de l'eau liquide, le climat promet d'être chaotique eût égard :
- aux écarts de température entre les deux faces durant la "journée"
- aux écarts de température entre le jour et la nuit pour les parties éclairables par l'étoile

On sera loin de la classique journée terrienne...

André Brahic, dans son ouvrage "De Feu et de Glace" précise que certaines géantes gazeuse ou de glace émettent plus d'énergie qu’elles ne reçoivent du soleil.
Cela impliquerait que la face vers la planète recevrait un rayonnement permanent, les écarts de température faibles.
Sur la face opposée, les écarts seraient élevés, sauf s'il y a une atmosphère épaisse comme sur Titan (même situation que sur Vénus)

Entre ces 2 faces, il y aurait des situations intermédiaires.

On est en effet loin de la journée terrienne, on a peu de rayonnement dans le visible (dans le cas dans le système solaire), mais il y a du rayonnement thermique plutôt stable selon l'exposition à la planète.

[noir_ecaille]

Nonobstant le tore de plasma ionisé entretenu par la géante gazeuse qui risquerait de baigner et même saturer les lunes "assez" proche de leur géante pour recevoir une bonne dose de son rayonnement propre ; ledit rayonnement a peu de chance d'être puissamment infrarouge au-delà de l'atmosphère de la géante, en plus de présenter une bonne dose d'ondes radio (et microondes ?), non ?

[Jypou]

La température de l'espace dans lequel circulent les satellites est elle différente de celle de l'espace interplanétaire? je ne crois pas, du moins je n'en ai pas entendu parlé (par contre elle est supérieure à celle au delà du système solaire, et en dehors de notre galaxie). Même si le tore de plasma était chauffé par le rayonnement infrarouge et radio de la géante, ce plasma réémet d'énergie qu'il reçoit vers l'espace plus froid (en supposant que l'énergie reçue est égale à celle émise).

"La géante émet plus d’énergie qu'elle ne reçoit" peut donc se traduire par "au voisinage de la géante, l'énergie reçue par celle-ci est supérieure a celle reçue par le soleil" (ceci n'est pas vrai pour une des 4 géantes selon A. Brahic).

On sait que la température sur la face orientée vers la géante est trop faible dans notre système solaire, pour permettre la présence d'eau liquide. Mais ce que je voulais dire dans mon précédent mail, est que le rayonnement reçu sur cette face est relativement stable, si celui-ci vient principalement de la planète.

Autour d'une autre étoile, on ne peut exclure la présence d'eau liquide sur un satellite se trouvant à l'extérieur de la zone d'habitabilité de l'étoile, si cette zone ne tient pas compte du rayonnement des géantes.

[noir_ecaille]

Ces tores ne sont pas entretenus par le rayonnement de la planète gazeuse/glacée, mais par son puissant champ magnétique. Il s'agit pour une bonne part de particules du vent solaire "piégées" par les flux magnétiques planétaire. Même la Terre en possède deux à trois, plus modestes certes que ses cousines gazeuses.

Ces particules ionisées pourraient éventuellement dégrader (éroder ?) une quelconque atmosphère d'une lune gravitant dans cette zone. Pas sûr donc que ça affecte le "climat" dans ces conditions, sinon de façon drastique et définitive.

[Jypou]

Même la Terre en possède deux à trois, plus modestes certes que ses cousines gazeuses.

Quel est la source de cette affirmation? Le champs magnétique jovien qui est plus de 10 fois plus intense que celle du champs terrestre et est très étendue peut capter beaucoup de particules d'origine solaire. Mais les magnétosphères de Saturne, Uranus et Neptune sont plus faibles que celles de la Terre (p100 de l'ouvrage de A. Brahic).

Peut être est ce la faible présence de particules ionisées autour de Saturne qui permet l’existante des grands anneaux (moindre érosion)? Titan n'aurait pas une atmosphère si épaisse s'il orbitait autour de Jupiter?
La magnétosphère jovienne parait néfaste pour l'habitabilité, mais un des satellites a sa propre magnétosphère qui permet de se protéger contre les conséquences de celle de la géante. Dans ces conditions, la vie ne serait elle pas mieux protégée qu'autour de Saturne.

Avec la dilatation du soleil, lorsque Jupiter et Saturne seront dans la zone d'habitabilité, le satellite d’accueil ne serait-il pas plutôt autour de Jupiter, si son champs magnétique est suffisant?

[noir_ecaille]

Voir cet article :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ceinture_de_Van_Allen

Sachant aussi que pour une géante gazeuse comme par exemple Jupiter :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C...8re_de_Jupiter

L'action de la magnétosphère piège et accélère les particules, produisant d'intenses ceintures de rayonnement semblables à la ceinture de Van Allen terrestre, mais des milliers de fois plus forte.

[noir_ecaille]

Sachant que Jupiter est empiriquement considérée au-delà de la zone d'habitabilité d'Hélios, il faut aussi pragmatiquement s'attendre à un vent solaire plus intense à l'approche d'une étoile ; donc les phénomènes imputables aux "ceintures de Van Allen" seront plus intenses en proportion de la taille de la géante gazeuse/glacée et de sa distance à son étoile.

Concernant Io, on ne peut pas dire que sa situation soit enviable :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C...8re_de_Jupiter
Formation d'un tore de plasma inhérent à l'action de la magnétosphère jovienne sur les rejets volcaniques de Io, lequel tore plasmatique s'érode au fil du temps dans l'espace interplanétaire. L'atmosphère de Io est aussi le siège permanent d'aurores polaires intenses.
(double effet kiss-cool ?)

[noir_ecaille]

J'oubliais presque de resouligner un détail important, concernant la ceinture de Van Allen terrestre :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ceinture_de_Van_Allen

Une exposition, même de courte durée, aux parties les plus intenses de ces ceintures de radiations étant fatale, la protection des astronautes par un blindage adéquat et la sélection de trajectoires minimisant l'exposition est nécessaire. Seuls les astronautes d'Apollo qui se sont rendus en orbite lunaire ont traversé la ceinture de Van Allen. Leur exposition à la radiation avait été calculée, et ils n'ont pas passé plus d'une heure dans la partie la plus dommageable.

[invite7c2c48a3]

http://www.futura-sciences.com/magaz...exister-48865/

Cet article nouvellement publié semble plutôt pessimiste pour l'habitabilité d'une lune autour d'une géante gazeuse. Il met en avant le risque d'absence de magnétosphère, la présence d'un volcanisme intense provenant du chauffage de l'intérieur de la lune par les fortes marées joviennes, et par le risque d'un emballement de l'effet de serre (comme sur Vénus) pour les lunes en orbite proche de la planète mère, du à la réflexion du rayonnement de l'étoile.

Certains commentaires sur l'article soulèvent aussi le problème d'alternance jour-nuit (les lunes étant en rotation synchrone, si elle fait sa révolution en 10jours, la rotation durera 10 jours, avec une nuit et une journée longue de 5 jours...).

Cependant, si la lune est suffisamment massive (par ex 0,5 Mterre) pour avoir un champs magnétique adéquat, une révolution pas trop longue ( comme Io ou Europe de Jupiter, 2 et 4 jours respectivement), un chauffage du aux marées pas trop fort, mais pas trop faible nom plus, des océans, et un climat assez clément, qu'est que qui empêcherait à la vie de voir le jour?

On peut imaginer aussi une lune volcanique comme Io (suffisamment massive, avec magnétosphère, océans, etc.), en orbite proche de la planète mère, bénéficiant d'un rayonnement réfléchi et d'un bon effet de serre dans le cas d'une planète mère assez éloignée de son étoile (en marge extérieure de la zone de vie par ex...). Sachant que la vie est apparue à une époque où la Terre devait bien ressembler à Io par son volcanisme.

Donc je pense, qu'il est possible que l'on puisse trouver des "Pandora" dans l'univers, et dans notre galaxie. Je suis moins pessimiste que cet article. Bon après c'est une intuition personnelle...

[noir_ecaille]

Le problème d'avoir une lune massive (≥0,5 m_Terre ) si rapprochée, c'est qu'elle devra orbiter très vite autour de sa planète mère si elle ne veut pas tomber dedans.

Ça promet des effets dévastateurs quant à la force de marée (imaginez un satellite gros comme Jupiter "à la place" de notre Lune). A priori, ça donnerait plus une boule magmatique difficilement pourvue d'une croute solidifiée, si elle reste en un seule morceau...

Pour avoir un objet ne serait-ce que comparable à Mars, il faut regarder Callisto et Ganymède.

Cependant quand on lit, survient le problème de la connexion entre le champ magnétique propre à Ganymède et celui propre à Jupiter -- en "lignes ouvertes", ce qui n'augure pas la meilleure des protections quant à l'érosion atmosphérique. On doit certainement y voir de très belles aurores polaires. Quant à Callisto, il semblerait qu'elle n'ait pas la structure assez adéquate pour supporter la vie telle que nous la connaissons.

Il faudra encore la chercher, la bonne candidate pour jouer les Pandora.

[noir_ecaille]

PS : J'avais loupé l'article FS sur les exolunes (merci Sigma83 ), mais visiblement ça reste pessimiste...

[invite1c6b0acc]

Bonjour,

Ça promet des effets dévastateurs quant à la force de marée (imaginez un satellite gros comme Jupiter "à la place" de notre Lune). A priori, ça donnerait plus une boule magmatique difficilement pourvue d'une croute solidifiée, si elle reste en un seule morceau...

Pas tant que ça : au bout d'un certain temps (que je serais bien incapable de préciser ) la rotation du satellite autour de la planète va se synchroniser avec la rotation du satellite sur lui-même. Vu du satellite, la planète paraîtra alors immobile, et les forces de marée constantes : elles vont arrêter de malaxer le satellite.

[Tawahi-Kiwi]

Bonjour,Pas tant que ça : au bout d'un certain temps (que je serais bien incapable de préciser ) la rotation du satellite autour de la planète va se synchroniser avec la rotation du satellite sur lui-même. Vu du satellite, la planète paraîtra alors immobile, et les forces de marée constantes : elles vont arrêter de malaxer le satellite.

Sur cette echelle de duree, un satellite seul s'eloignerait ou s'ecraserait sur la planete egalement.
Par ailleurs, ce n'est pas parce que l'orbite est synchrone que les forces de maree cessent de jouer un role, Io est synchrone et les forces de maree sont maintenues par l'excentricite.

T-K

[Divos]

Je vois pas pourquoi une lune pourrait pas etre habitable. C'est juste que en plus de la distance au soleil et son atmosphère, il faut rajouter une variable à propos de la distance orbitale avec ça planète. Si la lune est suffisamment éloignée de sa planète, il devrait pas avoir de problème .

[SK69202]

Si la lune est suffisamment éloignée de sa planète, il devrait pas avoir de problème .

Sauf que pour être dans la zone habitable, la planète doit être relativement proche de son étoile, et "si la lune est suffisamment éloignée de sa planète", il n'est pas dit que son orbite soit stable dans la durée en raison de la proximité de l'étoile et de son influence gravitationnelle.

[noir_ecaille]

À part peut-être un(e) planète/satellite troyen(ne), ou d'autres configurations liées aux points Lagrange. Pas impossible mais il faudra trouver...

[Divos]

bonjour

si on dit qu'il y a un zone d'habilité de 100 millions(source wiki) de kilomètres et qu'on met Jupiter en plein milieu ça laisse 50 millions de kilomètres d'orbite habitable , il y a de la marge ! faudrait faire des calcules ,mais il est surement possible que tout soit bien en équilibre et ce avec une bonne marge de manœuvre. Ensuite, c'est la loi du nombre ...

[invite25733493]

Un exemple de géante gazeuse dans la zone habitable de son étoile, HD 108874 b :

http://www.openexoplanetcatalogue.co...D%20108874%20b

http://exoplanet.eu/catalog/hd_108874_b/

Son excentricité est inférieure à Mars, mais avec une marge d'erreur en plus ou moins de 0,04 selon le deuxième lien.
Dommage que l'on ne puisse pas voir à quoi ressembleraient des lunes comme Europe avec cette planète, si celle-ci en possède.

[invite25733493]

Son excentricité est inférieure à Mars, mais avec une marge d'erreur en plus ou moins de 0,04 selon le deuxième lien.
Dommage que l'on ne puisse pas voir à quoi ressembleraient des lunes comme Europe avec cette planète, si celle-ci en possède.

Le premier lien que je donne dit une température de 257 K, si une planète habitée comme Terre existe aussi dans la zone habitable de ce système et que si des habitants voudraient envoyer des sondes vers une lune océan de cette géante gazeuse (si existe), ils n'auraient pas ce problème de forage de la glace comme nous avons avec Europe.

[noir_ecaille]

Pour avoir une "lune océan", il faut que la taille du satellite soit assez conséquente pour retenir une atmosphère -- autrement dit des fluides (gaz et liquides) à sa surface.

J'ignore par contre comment se calculerait une telle masse "minimale", surtout en tant que satellite d'une géante gazeuse.

[invite25733493]

J'ignore par contre comment se calculerait une telle masse "minimale", surtout en tant que satellite d'une géante gazeuse.

Bonsoir,
Je suis là pour apprendre et je ne connais pas encore tout très bien sur les étoiles et la formation des systèmes.
Mais je lis ça concernant l'étoile HD 108874 :

Metallicity [Fe/H] 0.1400

(Source : http://www.openexoplanetcatalogue.co...D%20108874%20b).

Ce qui est plus que notre soleil.
Je suis à penser (peut-être que j'ai faux aussi), que des lunes qui pourraient être de même taille que dans notre système solaire (pour les plus grosses lunes), mais dans ce système HD 108874, pourraient être avec une masse plus importante que dans notre système solaire. Non ?

Ce lien de 2006 (c'est assez vieux maintenant lorsque l'on voit le nombre d'exoplanètes découverte depuis) parle un peu de ça : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/872.htm
Je ne sais pas, s'il y a des études à ce sujet et en rapport avec les nombreuses exoplanètes découvertes à ce jour (plus de 1000) et notamment les telluriques et la métallicité de l'étoile.
Salutations.

[SK69202]

Le truc c'est de savoir comment la lune massive se forme, comment elle suit sa planète lors de sa migration vers l'intérieur du système et pourquoi dans le cas du système solaire il n'y a pas de lune massive autour des 4 géantes.

[noir_ecaille]

D'autant qu'une lune de masse se rapprochant de celle de la Terre (on ne parle pas de volume) devrait orbiter très vite autour de sa planète gazeuse.

Trop loin de sa gazeuse, et surtout si on parle de système d'étoiles type naine rouge, je pense que la gravitation de l'étoile l'emporterait sur celle de la géante gazeuse.

Entrerait peut-être en jeu une possible résonnance des révolutions avec à terme l'éjection de la lune/planète hors du système stellaire -- orbitant autour de l'étoile mais relativement proche d'une géante gazeuse (elle-même très proche car située dans la zone d'habitabilité de sa naine rouge), j'imagine que la géante aura en quelque sorte un effet de "fronde" en agravant l'excentricité de sa consoeur plus petite.

[Tawahi-Kiwi]

Le truc c'est de savoir comment la lune massive se forme, comment elle suit sa planète lors de sa migration vers l'intérieur du système et pourquoi dans le cas du système solaire il n'y a pas de lune massive autour des 4 géantes.

Ganymede, Callisto, Titan et Triton sont d'une taille raisonable, du meme ordre que Mercure.
En fait, proportionellement a leur astre central, les gros satellites des geantes sont 2 ordres de grandeurs plus grand que le rapport tellurique/solaire.

Tellurique/Solaire : 0.000006
Gallileen/Jovien : 0.0002
Top 5 / Saturne : 0.0003
Triton / Neptune : 0.0002
Top 5 / Uranus : 0.0001

cela peut donc entierement dependre de la metallicite du systeme.
T-K