Résumé :
Une nouvelle étude suggère que la possibilité pour une vie complexe d'évoluer sur des exoplanètes dépend non seulement de la durée d'existence de la planète, mais également de la quantité d'énergie photosynthétique qu'elle a accumulée au cours de sa longue histoire. L'équipe de recherche a analysé 29 exoplanètes proches du système solaire qui pourraient contenir de l'eau liquide, et a estimé que seulement deux d'entre elles pourraient s'être développées au-delà du stade évolutif actuel de la Terre, et que les trois autres pourraient avoir atteint une période similaire à l'ère mésozoïque et à la vie des dinosaures sur Terre. Sur cette base, les chercheurs estiment que la possibilité que des civilisations extraterrestres hautement développées apparaissent à proximité de la Terre est faible, mais ils n'excluent pas leur existence.
La recherche a été dirigée par Chris Doughty, professeur d'informatique écologique à la Northern Arizona University, et a été publiée dans l'International Journal of Astrobiology. L'équipe considère la photosynthèse comme une « horloge » qui mesure l'évolution de la vie sur la planète : la photosynthèse convertit la lumière en énergie chimique. Plus la croissance des plantes est vigoureuse, plus elles peuvent fournir d’énergie et d’espace écologique aux animaux. Par conséquent, une planète plus jeune mais plus chaude et plus humide pourrait avoir développé davantage de vie qu’une planète plus ancienne mais plus froide et plus sèche.
Les chercheurs ont utilisé la fixation du carbone terrestre comme référence. Au cours des 3,2 milliards d'années précédant l'émergence de plantes vasculaires efficaces, la photosynthèse terrestre a fixé un total cumulé d'environ 2,4×10²⁵g de carbone. Après l’émergence des plantes vasculaires et avant l’évolution humaine, 7×10²⁵g supplémentaires de carbone ont été fixés. Les plantes vasculaires possèdent des tissus spécialisés pour transporter l’eau et les nutriments. L’équipe de recherche a utilisé cela pour comparer les niveaux historiques de photosynthèse de la Terre avec ceux possibles sur d’autres planètes.
Les naines rouges sont les étoiles les plus courantes dans la Voie lactée, et les planètes qui les entourent sont considérées comme l'une des cibles potentielles pour la recherche de la vie. Cependant, de nombreuses planètes sont dans un état de verrouillage de marée, toujours avec le même côté tourné vers l'étoile et l'autre côté opposé à l'étoile. Le co-auteur de la recherche, Michael Govanlock, professeur agrégé à la Northern Arizona University, a souligné que si la vie photosynthétique apparaît sur ces planètes, leur durée photosynthétique pourrait durer des milliards d'années de plus que sur Terre ; cependant, comme moins de lumière est disponible et que la superficie des planètes pouvant effectuer la photosynthèse peut n'être que de moitié, la photosynthèse annuelle totale peut être inférieure. L'équipe tente de déterminer quantitativement quel type de planète est le plus avancé dans l'évolution de la vie.
Sur la base de la carte climatique des exoplanètes simulée par Denis Sergeyev, professeur à l'Université de Bristol, et combinant des variables telles que la température, la lumière et les précipitations qui affectent la croissance des plantes sur Terre, les chercheurs ont estimé la quantité de croissance végétale que différentes planètes ont pu produire au cours de leur histoire et ont spéculé sur les étapes de l'évolution de la vie. TRAPPIST-1e, situé à environ 40 années-lumière de la Terre, en est un exemple. Bien qu'elle ait des milliards d'années de plus que la Terre, les modèles estiment qu'elle n'a séquestré que 21 % du carbone total de la Terre au cours de sa vie.
Cameron Hrabak, co-auteur de la recherche et ancien élève de la Northern Arizona University, a déclaré que ce niveau est encore inférieur à la quantité de carbone fixé sur Terre avant l'évolution de plantes vasculaires efficaces. L'équipe de recherche spécule donc que la vie sur TRAPPIST-1e pourrait encore être au stade microbien, en retard par rapport à la Terre. Cependant, les atmosphères planétaires peuvent altérer considérablement le climat et les capacités photosynthétiques, affectant ainsi les estimations des modèles d’étapes évolutives. Les futures observations du télescope spatial James Webb pourraient fournir des données atmosphériques permettant de réviser les projections. Les calculs actuels supposent également que la vie existe et se développe à peu près comme sur Terre.
Sur les planètes qui, selon l'équipe de recherche, pourraient se situer au-delà de la fixation du carbone et des stades d'évolution de la Terre, les précipitations sont souvent le principal facteur limitant la croissance des plantes. La croissance des plantes sur Terre peut être limitée par la lumière, la température ou les précipitations. Par exemple, bien que les déserts soient très ensoleillés, ils ne peuvent pas supporter une végétation dense en raison du manque d’eau. De telles différences environnementales affecteront également les organismes qui peuvent prospérer. Les chercheurs pensent que si une vie intelligente apparaît sur ces exoplanètes, leur environnement écologique pourrait ressembler davantage à des zones désertiques ou tempérées. Les humains peuvent également avoir évolué dans les savanes boisées où les précipitations limitaient la croissance des plantes. Doughty a emprunté une métaphore aux œuvres de la culture pop pour dire que l'environnement écologique dans lequel existe une telle vie extraterrestre ressemble peut-être plus à « Dune » qu'à « Avatar ».
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