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Zone habitable |
Dans quels endroits de l'Univers a-t-on le plus de chances de découvrir de la vie ?
Deux conditions sont nécessaires au développement de la vie, la présence d'un solvant liquide afin de favoriser les échanges chimiques et une source d'énergie stable pour alimenter ces échanges.
Le solvant le plus courant dans l'Univers est l'eau, car la molécule d'eau est constituée des atomes qui sont les plus abondants dans l'Univers : l'Hydrogène (en premier) et l'Oxygène (en troisième).
Les étoiles (quand elle ne sont pas variables !) sont une source d'énergie stable durant des milliards d'années. La proximité des étoiles est donc un lieu favorable au développement de la vie.
Ces deux conditions conduisent à une première définition de la "Zone Habitable". On pourra ensuite raffiner cette définition en ajoutant d'autres critères. Une planète est dans la « Zone Habitable » si la température moyenne à sa surface permet la présence d'eau liquide, c'est à dire si cette température est comprise entre 0°C et 100°C.
La température à la surface de la planète dépend de sa distance à l'étoile, 
et de la luminosité 
de l'étoile. Elle dépend aussi de l'albédo 
de la planète, c’est à dire de sa capacité à renvoyer dans l'espace une partie de la chaleur de l'étoile. Une valeur de moyenne de A est 30%.
La planète est assimilée à une sphère de rayon 
.
Le flux stellaire se conserve dans l'espace. Le flux sortant de la surface de l'étoile se répartit sur la surface d'une sphère de rayon 
et de surface 
.
La planète intercepte le flux stellaire sur un disque de rayon 
et de surface 
.
La puissance interceptée par la planète est donc 
telle que : 
La planète réfléchit une fraction 
de la puissance interceptée.
La puissance absorbée par la planète est donc 
.
La planète transforme la lumière reçue de l'étoile en chaleur. Si on suppose qu'elle se comporte comme un corps noir, se température 
est définie par l'équation :
où σ est la constante de Stefan-Boltzmann.
On voit que : 
où 
.
La température de la planète dépend de sa distance à l'étoile, de son albédo et de la puissance de l'étoile. Elle ne dépend pas de la taille de la planète.
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