Outre l’eau liquide et les éléments et molécules nécessaires, la disponibilité de l’énergie est également essentielle pour rendre la vie possible. Dans notre système solaire, l’énergie provient généralement de trois sources possibles :
- Énergie rayonnante d’une étoile, en l’occurrence notre soleil.
- L’énergie des marées due aux variations de la gravité
- Chaleur planétaire interne
Sur Terre, nous sommes habitués à ce que la plupart des formes de vie prospèrent grâce à l’énergie solaire, mais la chaleur interne de la planète joue également un rôle important, comme nous l’expliquerons à plusieurs reprises dans ce cours. Dans la recherche de la vie extraterrestre, les trois sources d’énergie ci-dessus sont très importantes.
L’énergie rayonnante du soleil
La vie terrestre a mis au point une nouvelle forme de métabolisme très efficace peu de temps après son apparition, à savoir la photosynthèse. En conséquence, la vie a rapidement eu un impact majeur sur l’évolution de notre planète en produisant de la biomasse et de l’oxygène gazeux. Plus de deux milliards d’années plus tard, la photosynthèse est devenue le grand moteur de la production d’une grande quantité de biomasse, et la vie complexe et multicellulaire est devenue possible (plantes et animaux). Aujourd’hui, nous vivons sur une planète dont la biodiversité est impressionnante et dont la surface entière est recouverte et influencée par un nombre incalculable de formes de vie. Aucune autre planète de notre système solaire n’a jamais connu une telle diversité, c’est certain.
Cependant, la lumière du soleil ne manque pas sur les planètes rocheuses que sont Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Le graphique ci-dessous montre la quantité de lumière solaire que chacune de ces planètes reçoit en moyenne avant que le rayonnement solaire ne traverse l’atmosphère et lorsqu’il frappe la surface perpendiculairement.
Sur Mars, nous constatons que la quantité d’énergie solaire est environ la moitié de celle de la Terre. Cela reste plus que suffisant pour la photosynthèse telle que nous la connaissons sur Terre. Il y a donc d’autres raisons pour lesquelles la quantité et la diversité de la vie sur Mars n’ont jamais été aussi impressionnantes.
Sur les planètes extérieures (géantes gazeuses et géantes de glace) et leurs lunes, le rayonnement solaire est beaucoup moins important. Par conséquent, il y fait particulièrement froid à la surface. Cependant, il n’est pas impossible qu’il y ait de la vie là-bas, car il existe d’autres sources d’énergie.
L’énergie marémotrice
Nous connaissons l’énergie des marées sur Terre principalement parce que notre grosse lune tire un peu l’eau de surface (la mer) sur son orbite, ce qui provoque des flux et des reflux. La croûte terrestre varie également en hauteur en raison des marées lunaires. Les marées ont joué un rôle assez limité dans l’évolution de la vie sur Terre. Il y a cependant d’autres raisons pour lesquelles notre grosse lune a été si importante dans notre histoire. Nous y reviendrons plus tard.
L’énergie marémotrice ne devient vraiment importante que dans les endroits où l’énergie solaire est très faible.
Les premières images révélatrices des lunes glacées autour de Jupiter et de Saturne proviennent des missions Pioneer et Voyager de la Nasa à partir des années 1980. Les surfaces de ces lunes se sont révélées beaucoup moins ternes que prévu. On y a vu des surfaces d’eau gelée à environ -180°C. Mais plus intéressant encore, on pouvait observer toutes sortes de motifs sur ces surfaces. On avait l’impression qu’il devait y avoir une certaine dynamique. S’agissait-il d’une activité géologique ? Y avait-il peut-être quelque chose de liquide sous cette couche de glace ? Les scientifiques ont élaboré des modèles explicatifs qui ont ensuite été confirmés par de meilleures observations. Nous jetons un rapide coup d’œil ci-dessous au système de Jupiter avec ses quatre plus grandes lunes glacées, à savoir les lunes galiléennes Io, Europa, Ganymède et Calipso. Ce sont les quatre lunes que tu peux voir avec de simples et petites jumelles lorsque Jupiter apparaît dans le ciel nocturne.
La lune Io montre à quoi ressemble le noyau rocheux d’une lune de glace lorsque le manteau d’eau qui l’entoure a disparu. Io est la seule lune de notre système solaire à être volcanique. Des volcans en constante éruption et des coulées de lave recouvrent toute sa surface. Tu trouveras une photo de ce phénomène dans l’en-tête au-dessus de ce texte.
Chaleur interne de la planète
Les planètes et autres grands objets accumulent plusieurs sources de chaleur internes au cours de leur formation :
- Énergie d’accrétion : il s’agit de l’énergie cinétique convertie en chaleur lorsque des débris formant une planète entrent en collision.
- Chaleur provenant de la désintégration radioactive d’éléments moins stables.
- Chaleur de friction dans la différenciation interne : lorsque les éléments les plus lourds descendent vers le centre et les plus légers vers l’extérieur en raison de la gravité.
La vitesse à laquelle une planète se refroidit par la suite dépend principalement de la quantité de chaleur que ces trois sources génèrent, ainsi que du rapport surface/volume et donc de la taille de la planète.
La chaleur interne joue un très grand rôle dans la Terre vivante tout au long de l’histoire de la planète, ainsi que dans l’émergence de la vie. Tout cela est abordé en détail dans le cours. En tout cas, cela distingue la Terre de Mercure, de Mars et de la Lune. Ces trois dernières se sont refroidies jusqu’à être « géologiquement mortes ».