Indice de similarité avec la Terre

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L'indice de similarité avec la Terre, parfois noté IST (en anglais : Earth Similarity Index, noté ESI), mesure la ressemblance d'un objet céleste (planète, satellite, …) à la Terre sur une échelle de 0 à 1, la valeur 1 correspondant à une planète identique à la Terre.

Cet indice est fonction de quatre paramètres : le rayon moyen et la masse volumique apparente de l'objet, la vitesse de libération et la température à la surface de l'objet.

Une valeur comprise entre 0,6 et 0,8 correspondrait à des objets habitables par des extrêmophiles.

Une valeur comprise entre 0,8 et 1 est attribuée à des planètes ou exoplanètes rocheuses semblables à la Terre et capables de retenir une atmosphère apportant un climat relativement tempéré[1].

Historique[modifier | modifier le code]

L'ESI a été proposé, en 2011, par des collaborateurs du Planetary Habitability Laboratory (PHL) de l'université de Porto Rico à Arecibo[2].

La planète Mars est le premier objet céleste dont l'ESI a été calculé[3].

Fin 2013, l'exoplanète Gliese 581 g était l'objet céleste ayant obtenu l'ESI le plus élevé[4].

Au 1er juin 2014, trois exoplanètes confirmées ont un ESI supérieur à 0,80 : Gliese 667 Cc (0,84), Kepler-62 e (0,83) et Gliese 832 c (0,81). Dix-sept KOI ont un ESI supérieur à 0,80 et trois d'entre eux un ESI supérieur à 0,90 : KOI-5123.01 (es) (0,93), KOI-3456.02 (0,91) et KOI-5927.01 (es) (0,91).

En juin 2014, Gliese 832 c devient la quatrième exoplanète confirmée dont l'ESI est supérieur à 0,80 (0,81).

Calcul[modifier | modifier le code]

La valeur de l'indice est obtenue par :

\mathrm{ESI}=\sqrt[n]{\prod_{i=1}^n \left(F_{x_i}\right)^{w_i}}=\prod_{i=1}^n \left(1 - \left| \frac{x_i - x_{i_0}}{x_i + x_{i_0}} \right| \right)^\frac{w_i}{n},

où :

  • x_i est la valeur d'un paramètre (le rayon moyen, par exemple) pour l'objet céleste ;
  • x_{i_0} est la valeur de ce paramètre pour la Terre ;
  • w_i est la pondération de ce paramètre ;
  • n est le nombre de paramètres pris en considération.

Les paramètres et leur pondération sont les suivants :

Paramètre x_{i_0}  w_i
Rayon moyen 1 0,57
Masse volumique apparente 1 1,07
Vitesse de libération 1 0,70
Température à la surface 288 K 5,58
Exemple de calcul

Calculons l'ESI de la planète Vénus.

Paramètre w_i Terre x_{i_0} Vénus x_i F_{x_i} \left(F_{x_i}\right)^{w_i}
Rayon moyen 0,57 6 371 km 6 052 km 0,974 0,985
Densité 1,07 5 515 g/cm3 5 243 g/cm3 0,975 0,973
Vitesse de libération 0,70 11 186 km/s 10 360 km/s 0,962 0,973
Température à la surface 5,58 288 K 730 K 0,566 0,042

Critique[modifier | modifier le code]

L'indice d'habitabilité planétaire est proposé par certain comme une alternative à l'indice ici discuté, car cet indice est moins « géo-centré » et donc sûrement plus adapté à l'étude de la possibilité d'existence d'autres forme de vie dans l'Univers que celles connues sur Terre.

Perfectionnement[modifier | modifier le code]

En 2014, Louis Irwin, Dirk Schulze-Makuch, Alberto Fairén et Abel Méndez publient, dans la revue Challenges, un nouvel indice : le Biological Complexity Index, noté BCI[5]. L'expolanète Gliese 581 c obtient un BCI supérieur à celui de la Terre et quatre exoplanètes, HD 85512 b, HD 20794 d, Kepler-20 d et Gliese 581 d, un BCI supérieur à celui de Mars.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  • (en) « Data Solar ESI » (consulté le 29 juillet 2014) [ESI pour 47 objets du Système solaire dont le rayon est supérieur à 100 km]
  • (en) « Data Extrasolar ESI » (consulté le 29 juillet 2014) [ESI pour 258 exoplanètes]
  • (en) « Data Kepler ESI » (consulté le 29 juillet 2014m) [ESI pour 1235 candidats-planètes de la mission Kepler]
  • (en) Dirk Schulze-Makuch, Abel Méndez, Alberto G. Fairén, Philip von Paris, Carol Turse, Grayson Boyer, Alfonso F Davila, Marina Resendes de Sousa António, David Catling et Louis N. Irwin, « A Two-Tiered Approach to Assessing the Habitability of Exoplanets », Astrobiology, vol. 11, no 10,‎ 20 décembre 2011, p. 1041-1052 (DOI 10.1089/ast.2010.0592, Bibcode 2011AsBio..11.1041S, résumé)
  • (en) Louis N. Irwin, Abel Méndez, Alberto G. Fairén et Dirk Schulze-Makuch, « Assessing the Possibility of Biological Complexity on Other Worlds, with an Estimate of the Occurrence of Complex Life in the Milky Way Galaxy », Challenges, vol. 5, no 1,‎ 2014, p. 159-174 (DOI 10.3390/challe5010159, résumé, lire en ligne)