La zone habitable
La zone habitable, parfois appelée « zone Boucles d’or », est l’intervalle de distances autour d’une étoile où une planète rocheuse dotée d’une atmosphère semblable à celle de la Terre pourrait conserver de l’eau liquide en surface. Trop près, l’eau s’évapore dans un emballement de l’effet de serre ; trop loin, elle gèle.
Comment on l’estime
Les limites varient comme la racine carrée de la luminosité L de l’étoile (en luminosités solaires) :
- limite intérieure ≈ √(L ÷ 1,1) ua ;
- limite extérieure ≈ √(L ÷ 0,53) ua.
Ce sont des limites prudentes, proches de celles des modèles climatiques de Kasting et Kopparapu. Des limites plus optimistes, fondées sur la Vénus et la Mars primitives, étendent la zone à environ 0,75 à 1,8 ua pour le Soleil.
Si l’on connaît plutôt le rayon R et la température T de l’étoile, sa luminosité vaut L = R² × (T ÷ 5 772 K)⁴.
Exemple : le Soleil
Pour L = 1 :
- limite intérieure ≈ 0,95 ua ;
- limite extérieure ≈ 1,37 ua.
La Terre, à 1 ua, est à l’intérieur. Vénus (0,72 ua) est trop proche et Mars (1,52 ua) juste au-delà de la zone prudente.
Température d’équilibre
La température d’équilibre d’une planète, celle qu’elle aurait sans effet de serre, vaut :
T_éq ≈ 278,6 K × L^(1/4) ÷ √d × (1 − albédo)^(1/4)
Pour la Terre, avec un albédo de 0,3, T_éq ≈ 255 K, soit environ −18 °C. La température moyenne réelle en surface, environ 15 °C, est plus élevée grâce à l’effet de serre.
Autres étoiles
| Type d’étoile | Luminosité | Zone habitable |
|---|---|---|
| Naine rouge (M) comme Proxima du Centaure | 0,0016 | environ 0,04 à 0,05 ua |
| Naine orange (K) | 0,3 | environ 0,5 à 0,75 ua |
| Soleil (G2) | 1 | environ 0,95 à 1,37 ua |
| Étoile F plus chaude | 3 | environ 1,6 à 2,4 ua |
Les planètes de la zone habitable des naines rouges orbitent si près qu’elles sont sans doute en rotation synchrone et exposées à de fortes éruptions, ce qui les rend peut-être moins accueillantes que ne le suggère la seule distance.
Au-delà de la zone habitable
Être dans la zone habitable n’est qu’un premier filtre. La masse de la planète, son atmosphère, son champ magnétique, sa teneur en eau et l’activité de l’étoile comptent aussi. Les océans sous la glace, comme sur Europe, une lune de Jupiter, montrent que l’eau liquide peut aussi exister loin de la zone classique.