• L'attraction gravitationnelle
• La loi de Stefan‑Boltzmann
• La puissance surfacique reçue par la Terre

Les exoplanètes sont des planètes qui orbitent autour d'autres étoiles que le Soleil. La première d'entre elles, nommée HD 114762 b, a été découverte en 1989 (bien que des doutes subsistent encore sur sa nature), suivie en 1992 par trois exoplanètes autour du pulsar PSR B1257+12.
Le 26 mai 2023, on recensait près de 5382 exoplanètes. Certaines présenteraient les caractéristiques nécessaires pour qu'on puisse les considérer comme habitables.

Les exoplanètes ne sont pas les seuls astres dans le viseur des programmes spatiaux. Mars, la Lune ou Titan, l'un des satellites de Saturne, sont parfois évoqués très sérieusement comme candidats potentiels pour une colonisation.
Mais les défis pour s'y rendre restent encore particulièrement ardus : que ce soit la distance à la Terre ou l'absence de certaines matières premières une fois sur place, la perspective de voir s'établir une civilisation ailleurs que sur notre planète n'est encore que du ressort de la science-fiction.

Biochimie : science étudiant les processus chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants et leurs molécules caractéristiques.

Exoplanète : corps céleste orbitant autour d'une étoile, en dehors du Système solaire.

Pulsar : corps céleste émettant un rayonnement électromagnétique très important. Il s'agirait d'une étoile à neutrons tournant très vite sur elle-même.

Les conditions jugées suffisantes pour qu'une exoplanète puisse être considérée comme habitable sont difficiles à définir, tout simplement parce que la Terre est le seul exemple que les astronomes connaissent.
Ils s'accordent toutefois sur le fait que l'une des conditions essentielles est la présence d'eau liquide \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} à la surface. Pourquoi ? Parce que les principaux processus biochimiques ne peuvent se produire qu'en présence de ce solvant.
Mais ce n'est pas tout : la vie sur Terre n'est apparue que parce que la pesanteur y est suffisamment forte pour empêcher les gaz de l'atmosphère de s'échapper de l'attraction gravitationnelle de la planète. Sans ces gaz, pas d'effet de serre possible, et par conséquent, pas de température régulée à la surface de la planète.
D'autre part, pour soutenir la vie, une exoplanète a nécessairement besoin qu'une certaine quantité d'énergie lui parvienne par le rayonnement de son étoile. Attention toutefois aux excès liés à une trop grande proximité : cela impliquerait une puissance surfacique trop élevée !

L'indice de similarité avec la Terre (IST) est une grandeur qui permet de classer les planètes selon leur ressemblance avec la Terre (dont l'IST vaut 1). Il est intéressant si l'on admet que plus le degré de ressemblance d'une planète avec la Terre est élevé, plus celle-ci a des chances de permettre l'apparition de la vie.



Selon les chercheurs qui ont proposé cet indice, une valeur comprise entre 0,8 et 1 est nécessaire pour que la planète présente potentiellement une atmosphère stable et suffisante pour avoir un effet de serre.

Une zone habitable est une région de l'espace dans laquelle les conditions seraient favorables à l'apparition de la vie. De manière simplifiée, on peut retenir qu'il s'agit d'une zone autour d'une étoile, définie de façon à ce que la puissance surfacique reçue par les astres en provenance de leur étoile ne soit ni trop faible, ni trop forte (comparativement à la Terre).

1. Doc. 1 Proposez une explication à l'accélération du rythme des découvertes des exoplanètes à partir des années 2000.

2. Doc. 3 et doc. 5 Listez les conditions nécessaires pour l'apparition de la vie. S'agit-il des mêmes conditions pour une éventuelle colonisation selon le doc. 2 ?

3. Doc. 4 Recherchez sur Internet les caractéristiques propres à la Lune permettant de déterminer son indice de similarité avec la Terre. Utilisez l'outil GeoGebra ci-dessous permettant de le calculer. Quelle conclusion peut-on formuler pour Mars et la Lune ?

4. Les exoplanètes évoquées dans le doc. 4 présenteraient des caractéristiques planétaires intéressantes. Repérez dans le doc. 5 la température de l'étoile autour desquelles elles gravitent et expliquez pourquoi ces planètes sont nécessairement plus proches de leur étoile que la Terre l'est du Soleil.

5. Si des projets de colonisation de la Lune ou de Mars sont régulièrement évoqués par les programmes spatiaux, ce n'est pas le cas pour les exoplanètes comme TRAPPIST-1 d et Kepler-438 b. Expliquez pourquoi, en recherchant la distance de ces exoplanètes à notre planète.