À la surface des continents et dans les océans, sous terre ou dans les airs, la vie est partout. Or, si les espèces qui peuplent notre planète revêtent aujourd’hui une diversité sans pareil, il a bien fallu un commencement : quelques molécules d’abord, qui ont interagi, puis de simples cellules.

C’est sur les traces de ces tout premiers êtres vivants que se sont lancés de nombreux scientifiques. De l’Australie au Groenland, du fond de l’Atlantique aux confins de l’espace, ils traquent le moindre indice d’une activité biologique ancestrale. CNRS Le journal les a suivis dans leur quête.

Lire le journal : Pages 20 à 27

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Ecoutez l’émission sur le site de RFI

La mission américaine devrait être lancée vers Mars le 26 novembre prochain à bord d’une fusée Atlas V depuis Cap Canaveral, en Floride. Plusieurs instruments français participent à cette nouvelle ère de l’exploration martienne.

Crédits : CNES. www.cnes.fr, le journal de l’Espace

Et pour poser sur Mars un véhicule de 900 kg rien du plus simple :

Crédits : NASA, JPL

Le CNES, l’agence spatiale française, en partenariat avec le CNRS et les Universités, contribue à la mission américaine MSL qui doit atterrir sur Mars en 2012. MSL doit déterminer si la région explorée a connu un jour des conditions favorables à l’apparition de la vie. Elle devrait décoller vers Mars le 26 novembre 2011 à 16h02 (heure française) depuis Cap Canaveral en Floride sur un lanceur Atlas V541. La fenêtre de tir s’étend du 25 novembre au 18 décembre.

La mission MSL est sous la responsabilité du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Son enjeu est de déposer le Rover Curiosity, véhicule mobile équipé de 10 instruments scientifiques, sur le sol de Mars après environ 9 mois de voyage, puis explorer et analyser le cratère Gale afin de déterminer si les conditions propices au développement de la vie sur la planète rouge ont été un jour réunies. Véritable mission de tous les records, ce sont en tout 85 kg de matériel scientifique qui sont embarqués sur un véhicule de 900 kg – 10 fois plus de science qu’à bord des missions Spirit et Opportunity qui ont engrangé de nombreux records et résultats depuis 2004. MSL est prévu pour fonctionner une année martienne, soit environ 2 années terrestres.

Le Rover Curiosity : un véhicule de 900 kg à la surface de Mars

Pour le CNES et ses partenaires, l’implication française est double : participer à la conception et la réalisation technique de 2 des 10 instruments embarqués, ChemCam et SAM, ainsi qu’aux opérations à la surface de Mars en temps réel. L’agence spatiale française assure la maitrise d’ouvrage de la contribution française à MSL. Scientifiques et ingénieurs piloteront ensemble ChemCam et SAM, en particulier depuis un centre de mission basé au centre du CNES à Toulouse, le FIMOC.

L'instrument ChemCam. © CNES.

L’instrument ChemCam analysera par spectrométrie la lumière d’un plasma issu d’un tir laser sur des roches martiennes situées entre 2 et 7 mètres autour du Rover. Il est placé sous la responsabilité scientifique du Los Alamos National Laboratory (LANL) au Nouveau Mexique/USA et la coresponsabilité de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Palnétologie à l’Observatoire Midi-Pyrénées à Toulouse (IRAP : CNRS, Université Toulouse III – Paul Sabatier).

L'instrument SAM

La suite instrumentale SAM réalisera des analyses des roches, du sol et de l’atmosphère afin de rechercher les composés chimiques liés au carbone, y compris le méthane, et associés à la vie. C’est la principale expérience d’exobiologie de la mission. Elle est placée sous la responsabilité du centre NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) au Maryland/USA. Le Laboratoire ATmosphères, milieux, Observations Spatiales (LATMOS : CNRS, Université Versailles Saint Quentin-en-Yvelines, Université Pierre et Marie Curie, Institut Pierre Simon Laplace) et le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA : CNRS, Université Paris-Est Créteil, Université Paris Diderot, Institut Pierre Simon Laplace) ont fourni le chromatographe en phase gazeuse (SAM-GC), l’un des 3 instruments de la suite SAM, et en assurent la coresponsabilité scientifique.

Sont parties prenantes de ces expériences les laboratoires suivants :

Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier)
Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (CNRS/Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Université Pierre et Marie Curie, IPSL)
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (CNRS/Université Paris-Est Créteil/Université Paris Diderot, IPSL)
Géologie et Gestion des Ressources Minérales et Energétiques (CNRS/Université de Lorraine, Nancy)
Géosciences Environnement Toulouse (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier, CNES, Institut de Recherche pour le Développement)
Institut d’Astrophysique Spatiale (CNRS/Université Paris Sud, Orsay)
Institut de Physique du Globe de Paris (CNRS/Universités de Paris-Diderot, Paris)
Institut des Sciences de la Terre (CNRS/Universités de Savoie/Université Joseph Fourier, Institut de Recherche pour le Développement, Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux, Grenoble)
Laboratoire de Géologie de Lyon, Terre, Planètes, Environnement (CNRS/Université Claude Bernard, ENS Lyon)
Laboratoire de Planétologie et de Géodynamique de Nantes (CNRS/Université de Nantes, Nantes)
Laboratoire de Minéralogie et Cosmochimie du Muséum (CNRS, Muséum National d’Histoire Naturelle)

Cet été un astéroïde a « frôlé la Terre » en passant à 12 000 kms au-dessus de l’Atlantique. On en dénombre près d’un million en orbite, composés de roche, de métaux et de glace, qui varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres, débris de la formation du système solaire il y a 4,5 milliards d’années.

A l’occasion de la Fête de la Science, gros plan sur les comètes et astéroïdes.

Invités :

- Chantal Levasseur-Regourd, Professeur de physique à l’Université Paris VI, spécialiste des comètes et astéroïdes, impliquée dans le projet européen Marco-Polo (retour d’échantillons d’un géocroiseur)  co-auteure de « Les comètes et les astéroïdes » aux Editions du Seuil

- Docteur Patrick Michel, Astrophysicien à l’Observatoire de la Côte d’azur, , Directeur de recherches au Cnrs, co-porteur du projet Marco-Polo, spécialiste des astéroïdes (au téléphone à Nice)

- Jean-Yves Prado, Représentant du Centre national d’études spatiales au sein du groupe de travail des Nations-Unies sur les astéroïdes  »géocroiseurs »

          - Avec Sophie Bécherel de France Inter

A écouter ici.

Une équipe d’astronomes observant avec HARPS, l’instrument de l’ESO leader mondial des « chasseurs de planètes », a annoncé une moisson riche de plus de 50 nouvelles exoplanètes, incluant 16 super-Terres(*), dont l’une est en orbite à la lisière de la zone habitable de son étoile. En étudiant les propriétés de toutes les planètes découvertes avec HARPS jusqu’à présent, l’équipe à mis en évidence qu’environ 40% des étoiles semblables au Soleil possède au moins une planète plus légère que Saturne.

[(*)Précision "SFE" au lecteur : Le terme de super-Terre peut être trompeur car il n'est déterminé uniquement que par la masse de la planète. Il n'implique en aucun cas que la planète puisse abriter la vie ou que certaines conditions de surface (température, pression, composition de l'atmosphère..) soient proches de celles de la Terre].

Le spectrographe HARPS du télescope de 3,6 mètres à l’Observatoire de l’ESO à La Silla au Chili est le découvreur de planète qui a le plus de succès au monde [1]. L’équipe de HARPS, dirigée par Michel Mayor (Université de Genève, Suisse), a annoncé aujourd’hui la découverte de plus de 50 nouvelles exoplanètes en orbite autour d’étoiles proches, incluant seize super-Terres [2]. C’est le plus grand nombre de planètes de ce type jamais annoncé en une seule fois [3]. Les nouveaux résultats ont été présentés à une conférence internationale sur les Systèmes Solaire Extrêmes dans le Wyoming (Etats-Unis), où 350 experts en exoplanètes sont réunis.

« La moisson de découvertes avec HARPS va au-delà de toute attente et comprend une population exceptionnellement riche de planètes de type super-Terre et de type Neptune,  autour d’étoiles très semblables à notre Soleil. Et encore mieux, les nouveaux résultats montrent que le rythme des découvertes s’accélère, » explique Michel Mayor.

Vue d'artiste de l'exoplanète tellurique HD 85512 b (c) ESO

Depuis qu’HARPS a commencé à être utilisé pour observer les étoiles semblables au Soleil par la méthode des vitesses radiales, il y a huit ans, il a permis de découvrir plus de 150 nouvelles planètes. Environ les deux tiers de toutes les exoplanètes connues, dont la masse est inférieure à celle de Neptune [4], ont été découverts par HARPS. Ces résultats exceptionnels sont le fruit de plusieurs centaines de nuits d’observation avec HARPS [5].

En travaillant avec les observations effectuées avec HARPS de 376 étoiles semblables au Soleil, les astronomes ont maintenant considérablement amélioré l’estimation de la probabilité qu’une étoile comme le Soleil héberge des planètes de faible masse (par opposition aux planètes géantes gazeuses). Ils trouvent qu’environ 40% de ces étoiles ont au moins une planète moins massive que Saturne. La majorité des exoplanètes de la masse de Neptune ou moins semble appartenir à des systèmes à plusieurs planètes.

Avec des mises à niveau en cours, à la fois pour le matériel et les logiciels, HARPS est amené à un niveau supérieur de stabilité et de sensibilité pour la recherche de planètes rocheuses qui pourraient abriter la vie. Dix étoiles proches similaires au Soleil ont été sélectionnées pour un nouveau relevé systématique. Ces étoiles avaient déjà été observées par HARPS et sont connues pour être adaptées à des mesures extrêmement précises de vitesses radiales. Après deux ans de travail, l’équipe d’astronomes a découvert cinq nouvelles planètes avec des masses de moins de cinq fois celle de la Terre.

« Ces planètes seront parmi les meilleures cibles pour les futurs télescopes spatiaux pour rechercher des signes de vie dans l’atmosphère de la planète en cherchant des signatures chimiques révélant la présence d’oxygène», explique Francesco Pepe (Observatoire de Genève, Suisse), l’auteur principal d’un des récents articles.

L'exoplanète tellurique HD 85512 b et son étoile (c) ESO

Une des nouvelles planètes récemment annoncées, HD 85512 b, est estimée à seulement 3,6 fois la masse de la Terre [6] et est située en bordure de la zone habitable – une zone étroite autour d’une étoile où l’eau peut être présente sous forme liquide, si les conditions sont réunies [7].

« C’est la planète la moins massive, découverte et confirmée par la méthode des vitesses radiales qui se trouve potentiellement dans la zone habitable de son étoile, et la seconde planète de faible masse découverte par HARPS à l’intérieur de la zone habitable, » ajoute Lisa Kaltenegger (Institut Max Planck pour l’astronomie, Heidelberg, Allemagne et Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Boston, Etats-Unis), qui est une experte sur l’habitabilité des exoplanètes.

La précision croissante du nouveau relevé d’HARPS permet désormais la détection de planètes avec des masses inférieures à deux fois celle de la Terre. HARPS est maintenant si sensible qu’il peut détecter des amplitudes de vitesse radiale sensiblement en dessous de 4 km/h [8]  – inférieur à la vitesse de marche d’un promeneur.

« HD 85512 b est loin de la limite de détection de HARPS et démontre la possibilité de découvrir d’autres super-Terres dans les zones habitables autour d’étoiles similaires au Soleil, » ajoute Michel Mayor.

Ces résultats confortent les astronomes dans  l’idée qu’ils sont proches de découvrir d’autres petites planètes rocheuses habitables autour étoiles semblables à notre Soleil. De nouveaux instruments sont prévus pour poursuivre cette quête. Il s’agit notamment d’une copie de HARPS qui va être installée sur le télescope national Galileo (Italie) dans les îles Canaries, qui fera des relevés systématiques d’étoiles dans le ciel de l’hémisphère Nord, ainsi qu’un nouveau et plus puissant « chasseur de planètes » appelé ESPRESSO, qui sera installé sur le VLT de l’ESO en 2016  [9]. Dans un avenir plus lointain, l’instrument CODEX sur le télescope extrêmement grand européen (E-ELT) va pousser cette technique à un niveau supérieur.

« Dans les dix à vingt prochaines années nous devrions avoir la première liste des planètes potentiellement habitables dans le voisinage du Soleil. Faire une telle liste est indispensable avant que de futures expériences puissent rechercher d’éventuelles signatures spectroscopiques de la vie dans les atmosphères d’exoplanètes », conclut Michel Mayor, qui a découvert la toute première exoplanète autour d’une étoile normale en 1995.

Notes

[1] HARPS mesure la vitesse radiale d’une étoile avec une précision extraordinaire. Une planète en orbite autour d’une étoile entraîne des mouvements réguliers et périodiques de celle-ci qui s’approche et s’éloigne d’un observateur situé sur Terre. A cause de l’effet Doppler, ce changement de vitesse radiale induit un décalage du spectre de l’étoile vers des longueurs d’onde plus grandes (appelé redshift en anglais) lors de l’éloignement et un décalage vers le bleu (vers les courtes longueurs d’onde, appelé blueshift en anglais) lors de l’approche. Ce changement infime dans la signature spectrale de l’étoile peut être mesuré avec un spectrographe de haute précision tel que HARPS et utilisé afin de déduire la présence d’une planète.

[2] Les planètes dont la masse est comprise entre une et dix fois celle de la Terre sont appelées des super-Terres. Il n’y a pas de telles planètes dans notre Système Solaire, mais elles semblent très courantes autour d’autres étoiles. Les découvertes de telles planètes dans les zones habitables autour de leurs étoiles sont extrêmement intéressantes parce que – si les planètes sont rocheuses et ont de l’eau, comme la Terre- elles pourraient abriter de la vie.

[3] Actuellement, le nombre d’exoplanètes est de près de 600. En plus des exoplanètes trouvées en utilisant la méthode des vitesses radiales, plus de 1200 candidats exoplanètes ont été trouvés par la mission Kepler de la NASA en utilisant une méthode différente – la recherche de la légère baisse de luminosité d’une étoile lorsqu’une planète lui passe devant (transit) et bloque une partie de sa lumière. La majorité des planètes découvertes par la méthode des transits sont très éloignées de la Terre. En revanche, les planètes découvertes par HARPS sont situées autour d’étoiles proches du Soleil. Cela fait d’elles de meilleures cibles pour de nombreux types d’observations de suivi complémentaires.

[4] Neptune fait environ dix-sept fois la masse de la Terre.

[5] Cet énorme programme d’observation est dirigé par Stéphane Udry (Observatoire de Genève, Suisse).

[6] En utilisant la méthode des vitesses radiales, les astronomes ne peuvent calculer qu’une masse minimale pour une planète, car le calcul de masse dépend aussi de l’inclinaison du plan orbital par rapport à la ligne de visée, qui reste inconnue. D’un point de vue statistique, cette masse minimale est cependant souvent proche de la masse réelle de la planète.

[7] Jusqu’à présent, HARPS a trouvé deux super-Terres qui peuvent se trouver dans la zone habitable. La première, Gliese 581 d, a été découverte en 2007 (eso0722). HARPS a également été récemment utilisé pour démontrer que l’autre candidat super-Terre dans la zone habitable autour de l’étoile Gliese 581 (Gliese 581 g) n’existe pas.

[8] Avec un grand nombre de mesures, la sensibilité de détection de HARPS est proche de 100% pour les super-Terres d’une masse d’au moins dix fois celle de la Terre avec des périodes orbitales allant jusqu’à une année, et même si l’on considère des planètes d’une masse de trois fois celle de la Terre avec une orbite d’une année, la probabilité de détection reste proche de 20%.

[9] ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), le spectrographe échelle pour des exoplanètes rocheuses et des observations spectroscopiques stables, doit être installé sur le VLT de l’ESO. Actuellement en phase d’étude de conception préliminaire, il est prévu qu’il commence à fonctionner en 2016. ESPRESSO atteindra une précision de vitesse radiale meilleure que 0,35 km/h. En comparaison, la Terre génère une vitesse radiale de 0,32 km/h sur le Soleil. Cette résolution devrait ainsi permettre à ESPRESSO de découvrir des planètes de masse proche de celle de la Terre dans la zone habitable des étoiles de faible masse.

Plus d’informations

Les résultats ont été présentés le 12 Septembre 2011 à la conférence sur les Systèmes Solaires Extrêmes au Grand Teton National Park, Wyoming, Etats-Unis.

Un résumé est présenté dans le document suivant : “The HARPS search for southern extra-solar planets, XXXIV — Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-type planets” à paraître dans la revue Astronomy &Astrophysique.

L’équipe est composée de M. Mayor (Observatoire de Genève [OAUG], Suisse), M. Marmier (OAUG), C. Lovis (OAUG), S. Udry (OAUG), D. Ségransan (OAUG), F. Pepe (OAUG), W. Benz (Physikalisches Institut Universität Bern, Suisse), J. L. Bertaux (Service d’Aéronomie, Paris, France), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Université Pierre & Marie Curie, France et Observatoire de Haute-Provence/CNRS, France), X. Dumusque (OAUG), G. LoCurto (ESO, Allemagne), C. Mordasini (Max Planck Institute for Astronomy, Allemagne), D. Queloz (OAUG), N. C. Santos (Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal et Departamento de Física de Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugal), D. Queloz (OAUG).

L’ESO – l’Observatoire Européen Austral – est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 15 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l’infrarouge. C’est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 40 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L’E-ELT sera « l’œil tourné vers le ciel » le plus grand au monde.

Liens

• L’article scientifique dans Astronomy & Astrophysics:
  • “The HARPS search for Earth-like planets in the habitable zone, I — Very low-mass planets around HD20794, HD85512, HD192310” (Pepe et al., 2011)
  • « The HARPS search for southern extra-solar planets XXXIV. Occurrence, mass distribution and orbital properties of super-Earths and Neptune-mass planets » (Mayor et al., 2011)

• HARPS
• ESPRESSO
• Gliese 581
• Photos de l’Observatoire de La Silla 

Ailleurs sur le site de la SFE

• Première exoplanète habitable révélée par des climatologues
• À la recherche des planètes extrasolaires
• L’habitabilité : le point de vue de l’astronome
• L’habitabilité : le point de vue du biologiste

Contacts

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La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l’ESO eso1134.

Le numéro de CNES MAG sorti cet été comporte un dossier spécial exobiologie, avec un supplément éducation concernant les exoplanètes, et un poster sur ce sujet.

A lire en ligne ou à télécharger ci-dessous.

CNES MAG exobio

Supplément Education

Poster

Lors du deuxième festival UniverCités organisé par l’association « Les Petits Débrouillards » de la région Centre, en collaboration avec l’Université d’Orléans, l’exobiologie et la recherche de vie sur Mars ont été mises à l’honneur. Ce festival a pour vocation d’initier écoliers et collégiens (8-14 ans) aux différentes thématiques scientifiques développées par l’Université d’Orléans. Les classes préparent pendant l’année scolaire un projet scientifique en collaboration avec des chercheurs, qu’ils présentent pendant ce festival à leurs camarades. En complément, certains laboratoires proposent des activités scientifiques ludiques où les enfants rencontrent des chercheurs et doctorants. Ces rencontres ont pour but de sensibiliser les jeunes aux cursus universitaires.

Les petits débrouillards aux commande d'un mini rover Martien à Orléans, en compagnie de Nicolas Bost

L’Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre (OSUC) a répondu favorablement à cet appel et a proposé des activités autour de l’observation microscopique de tapis bactériens et la découverte de la paléontologie. Associée à ce projet l’équipe d’Exobiologie du CBM, par l’intermédiaire de Nicolas Bost (doctorant CBM/ISTO), a proposé d’organiser une découverte de la planète Mars. Avec l’aide des « Petits Débrouillards » une portion de la surface de Mars a été reconstituée sur le campus OSUC d’Orléans. Les enfants se sont immiscés dans la peau des ingénieurs de la NASA ou de l’ESA et ont tenté de contrôler à distance le véhicule « Débrouillot-Mars 1 », une voiture radiocommandée équipée d’une micro-caméra. Ils ont été confrontés aux mêmes difficultés qu’une vraie mission martienne (puissance du véhicule, limite de temps de contrôle, qualité des images,…). De plus, cette reconstitution leur a permis d’observer des roches analogues de Mars provenant du monde entier et faisant partie de l’International Space Analogue Rockstore (ISAR) d’Orléans. Cette collection de roches et de minéraux parfaitement caractérisés avec des instruments de pointe  sera utilisée pour étalonner les futur instruments de la mission ExoMars/ Mars Sample Return.

Les petits débrouillards centre : http://www.lespetitsdebrouillards.org/?rub=reseau&region=7