Les zones habitables sont les régions autour des étoiles, y compris notre propre Soleil, où les conditions sont les plus favorables pour le développement de la vie sur toutes les planètes rocheuses qui se trouvent en orbite. Généralement, ce sont des régions où les températures permettent à l'eau liquide d'exister à la surface de ces planètes et sont idéales pour «la vie telle que nous la connaissons». Des conditions spécifiques, dues au type d'atmosphère, aux conditions géologiques, etc. doivent également être prises en compte, au cas par cas.
Maintenant, en examinant les oligo-éléments dans les étoiles hôtes, les chercheurs ont trouvé des indices sur la façon dont les zones habitables évoluent et comment ces éléments les influencent également. Pour déterminer quels éléments se trouvent dans une étoile, les scientifiques étudient les longueurs d'onde de sa lumière. Ces oligo-éléments sont plus lourds que les gaz d'hydrogène et d'hélium dont l'étoile est principalement composée. On pense maintenant que les variations dans la composition de ces étoiles affectent les zones habitables qui les entourent.
L'étude a été dirigée par Patrick Young, astrophysicien théoricien et astrobiologiste à l'Arizona State University. Young et son équipe ont présenté leurs conclusions le 11 janvier 2012 lors de la réunion annuelle de l'American Astronomical Society à Austin, Texas. Jusqu'à présent, ses collègues et lui ont examiné plus d'une centaine d'étoiles naines.
Une abondance de ces éléments peut affecter l’opacité du plasma d’une étoile. Le calcium, le sodium, le magnésium, l'aluminium et le silicium se sont également avérés avoir des effets faibles mais significatifs sur l'évolution d'une étoile - des niveaux plus élevés avaient tendance à produire des étoiles plus froides et plus rouges. Comme Young l'explique, «La persistance des étoiles en tant qu'objets stables dépend du chauffage du plasma dans l'étoile par fusion nucléaire pour produire une pression qui contrecarre la force de gravité vers l'intérieur. Une opacité plus élevée emprisonne l'énergie de fusion plus efficacement et se traduit par un rayon plus grand, une étoile plus froide. Une utilisation plus efficace de l'énergie signifie également que la combustion nucléaire peut se dérouler plus lentement, ce qui prolonge la durée de vie de l'étoile. »
La durée de vie de la zone habitable d'une étoile peut également être influencée par un autre élément - l'oxygène. Young poursuit: «La durée de vie habitable d'une orbite de la taille de la Terre autour d'une étoile à masse solaire n'est que de 3,5 milliards d'années pour les compositions appauvries en oxygène mais de 8,5 milliards d'années pour les étoiles riches en oxygène. À titre de comparaison, nous nous attendons à ce que la Terre reste habitable pendant encore un milliard d'années, soit environ 5,5 milliards d'années au total, avant que le Soleil ne devienne trop lumineux. La vie complexe sur Terre est apparue environ 3,9 milliards d'années après sa formation, donc si la Terre est vraiment représentative, les étoiles à faible teneur en oxygène sont peut-être moins que des cibles idéales. »
En plus de la zone habitable, la composition d'une étoile peut déterminer la composition éventuelle de toutes les planètes qui se forment. Les rapports carbone-oxygène et magnésium-silicium des étoiles peuvent affecter si une planète aura des minéraux argileux chargés de magnésium ou de silicium tels que le silicate de magnésium (MgSiO3), le dioxyde de silicium (SiO2), l'orthosilicate de magnésium (Mg2SiO4) et l'oxyde de magnésium (MgO ). La composition d'une étoile peut également jouer un rôle dans le fait qu'une planète rocheuse pourrait avoir de la roche à base de carbone au lieu de roche à base de silicium comme notre planète. Même l'intérieur des planètes pourrait être affecté, car les éléments radiocatifs détermineraient si une planète a un noyau fondu ou solide. La tectonique des plaques, considérée comme importante pour l'évolution de la vie sur Terre, dépend d'un intérieur en fusion.
Young et son équipe regardent maintenant 600 étoiles, celles qui sont déjà ciblées dans les recherches d'exoplanètes. Ils prévoient de produire une liste des 100 meilleures étoiles qui pourraient avoir des planètes potentiellement habitables.
