S12
Origine de l'eau et de la vie: Quels défis astrophysiques et instrumentaux pour demain ?
Communauté
Contact : Sean Raymond (sean.raymond@u-bordeaux.fr) et Gaël Chauvin (gael.chauvin@oca.eu)
Contexte : Comprendre comment les planètes géantes et telluriques se forment et évoluent, quelle est leur structure interne et celle de leur atmosphère, représente l’un des défis majeurs de l’astronomie moderne, qui est directement connecté à la recherche ultime de vie à l’horizon 2050. Toutefois, plusieurs verrous astrophysiques (compréhension de la formation et de la physique des exoplanètes géantes et telluriques), biologiques (identification des meilleurs biomarqueurs) et technologiques (innovations techniques pour les nouvelles générations de télescopes et d’instruments) doivent être levés. Nous savons aujourd’hui que les exoplanètes rocheuses sont omniprésentes dans la Voie lactée et très probablement aussi dans le voisinage immédiat du Soleil. La détection de ces planètes les plus proches, la compréhension de la diversité (atmosphérique) des autres mondes et la recherche d’indices d’habitabilité et d’activité biologique, et notamment celle de l’eau, sont essentielles pour comprendre l’origine de la vie.
Dans cette perspective, les décennies à venir sont riches en projets instrumentaux dans l’espace et au sol exploitant les différentes techniques de détection et de caractérisation d’exoplanètes de manière très complémentaire. D’ici 10 ans, les grands relevés systématiques en vélocimétrie, transit, astrométrie et imagerie permettront d’obtenir un recensement pratiquement complet des systèmes exoplanétaires dans l’environnement proche du soleil. S’ouvrira alors la perspective d’une ère observationnelle essentiellement dédiée à la caractérisation des conditions propices à la formation de monde habitable et à la caractérisation physique et atmosphérique d’exoplanètes connues, et particulièrement celle de planètes telluriques tempérées propices à l’émergence de la vie. Cette phase déjà initiée avec Hubble et Spitzer, et avec les premiers spectrographes au sol va s’intensifier avec les télescopes spatiaux JWST, Roman et ARIEL, et dès 2028 avec la nouvelle génération de télescopes extrêmement grands qui offriront une résolution spatiale et spectrale unique, ainsi qu’une instrumentation versatile sur plusieurs décennies. A l’horizon 2050, l’arrivée de missions spatiales ambitieuses comme HWO ou LIFE devrait permettre de répondre à cette question existentielle de l’humanité.
Objectifs : Notre atelier se décline selon deux sous-sessions (S12a et S12b) avec l’objectif d’aborder les trois thèmes suivants:
- thème 1 – la livraison d’eau aux planètes: du milieu interstellaire à la formation planétaire et aux exoplanètes (S12a). La vie telle que nous la connaissons nécessite de l’eau, mais il existe une incertitude considérable quant aux étapes nécessaires pour qu’une planète dans la zone habitable soit formée avec un budget d’eau abondant. Pour aborder la question de l’origine de l’eau sur Terre et sur d’autres planètes rocheuses, il faut recueillir l’expertise de nombreux champs d’étude : la modélisation de la formation des planètes, les mesures de météorites, les observations d’exoplanètes et de disques de formation de planètes, et des études de la chimie de la glace dans le milieu interstellaire et pendant la formation des étoiles. Les avancées théoriques et observationnelles récentes sont propices à l’organisation d’un atelier sur les voies cosmiques qui acheminent l’eau vers les planètes. Cette première partie portera donc sur toutes les phases de l’origine de l’eau, de l’astrochimie aux Exoplanètes, en passant par l’étude des météorites.
- thème 2 – l’état actuel des connaissances scientifiques sur les conditions d’habitabilité, d’activité biologique et d’indices de vie pour l’observation astrophysique (S12b). Une seconde partie de l’atelier permettra d’aborder plus généralement les résultats les plus récents et les perspectives concernant l’étude de la population de planètes telluriques, les propriétés et l’influence des étoiles hôtes pour favoriser l’existence de conditions d’habitabilité propices à la formation de la vie, celles des propriétés physiques et atmosphériques des planètes telluriques et des connaissances actuelles sur l’activité biologique et les meilleurs traceurs de vie pour de futures observations dédiées,
- thème 3 – les défis technologies (S12b). Nous aborderons enfin les futurs projets au sol (VLT/I et ELTs) et dans l’espace (Roman, PLATO, ARIEL, HWO, LIFE) dédiés à la recherche et la caractérisation des planètes telluriques, et particulièrement l’observation des premiers indices de vie dans leur atmosphère. Cette seconde session permettra de revisiter ensemble une feuille de route ambitieuse pour la préparation de futures missions spatiales et au sol permettant d’identifier les plus importants verrous technologiques et la meilleure stratégie pour la communauté française pour jouer un rôle clef dans la détection et de caractérisation des premiers indices de vie dans les atmosphères de planètes extrasolaires telluriques tempérées.
Programme Final (English): Program SF2A workshop v4 (English)- s12-1
Organisateurs : J.-P. Berger, I. Boisse, G. Chauvin, E. Choquet, H. Cottin, X. Delfosse, M. Ferrari, E. Huby, S. Lacour, M. Langlois, L. Leboulleux, F. Martinache, D.Mouillet, M. N’Diaye, S. Raymond, A. Santerne, A. Vigan, V. Vinogradoff
Inscripts: SF2A_S12_journees_inscrits
Vision artistique de l’apparence de mondes rocheux et potentiellement habitables situés ailleurs dans notre galaxie. Les données recueillies par les télescopes dans l’espace et au sol suggèrent que les petites planètes rocheuses sont courantes. Credits: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)
| Programme for June 20th and 21st, 2023 |
|---|
| Tuesday June 20th, 14h00 - 18h25 |
| 14:00: Introduction |
| 14:10: Water-dominated atmospheres: structure, signatures & implication for habitability: F. Selsis |
| 14:35: Prebiotic chemistry, comparison with young Earth: J. Moran |
| 15:00: Sources of terrestrial water : L. Piani |
| 15:25: How the origin of stars in the Galaxy impacts the composition of planets? N. Cabral |
| 15:40: Water in solar-type protostars: A. Andreu |
| 15:55: Coffee |
| 16:10: Loss of volatiles by geological and astrophysical effects: N. Cowan |
| 16:35: Surface water, planetary habitability: M. Turbet |
| 17:00: Water content of detected exoplanets : L. Acuña |
| 17:25: Primitive Earth: B. Charnay |
| 17:40: The SOPHIE search for northern extrasolar planets-XIX. HD88986: a multi-planet system with a temperate transiting sub-Neptune and a wide-orbit Jupiter mass planet: N. Heidari |
| 17:55: Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using the JWST: E. Ducrot |
| 18:10: Conclusions |
| 18:25: Eod |
| Wednesday June 21st, 14h00 - 18h25 |
| 14:00: Introduction |
| 14:10: Atmospheric retrievals of terrestrial planets: E. Alei |
| 14:30: ELT - ANDES & RISTRETTO: C. Lovis (remote) |
| 14:50: ELT - PCS & SPHERE+: M. Kasper |
| 15:10: Direct imaging below the diffraction limit with JWST via phase kernel interferometry: T. Vandal |
| 15:25: RST/CGI: J. Mazoyer |
| 15:40: LUVOIR-POLLUX/Exoplanets: A. Ines Gomez |
| 15:55: Coffee |
| 16:15: EPRV initiative to identify the best target for HWO & LIFE: N. Hara |
| 16:30: Hab Worlds: L. Pueyo (remote) |
| 16:50: LIFE: S. Quanz |
| 17:10: Preparation & contribution of the French community to future long-term instruments/missions for exoplanet/exobiology: D. Mouillet |
| 17:30: Followed by a general discussion |
| 18:15: Conclusions |
| 18:25: Eod |
Présentations
| Authors | Title | Type | File |
|---|---|---|---|
| E. Ducrot, T. P. Greene, T. J. Bell, A. Dyrek, P-O. Lagage, Fortney J. J | First detection of the thermal Emission of TRAPPIST-1 b, an Earth-sized temperate rocky Exoplanet, using the JWST. | orale | DucrotElsa_abstractS12_SF2A_2023.pdf |
| Lorena Acuña, Theo A. Lopez, Thierry Morel, Magali Deleuil, Olivier Mousis, Artem Aguichine, Emmanuel Marcq and Alexandre Santerne | Water content trends in low-mass multiplanetary systems | invite | SF2A_23_abstract.pdf |
| Nicolas B. Cowan | Water Loss from Terrestrial Planets | invite | Water Loss from Terrestrial Planets.pdf |
| Nahuel Cabral, Aurélie Guilbert-Lepoutre | How the origin of stars in the Galaxy impacts the composition of planets? | poster | Abstract_FINALE.pdf |
| Audrey Andreu & Audrey Coutens | Water in solar-type protostars | orale | 2023_SF2A_Water.pdf |
| Franck Selsis Jérémy Leconte Martin Turbet Guillaume Chaverot Émeline Bolmont | Steam atmospheres | invite | SF2A_2023_S12_Selsis.pdf |
| N.HEIDARI, I. BOISSE, F. KIEFER, T. G. Wilson , N. HARA, G. Hebrard, SOPHIE and TESS team and et al. | The SOPHIE search for northern extrasolar planets-XIX. HD88986: a multi-planet system with a TEMPERATE transiting sub-Neptune and a wide-orbit Jupiter mass planet | orale | sf2a_hd88986.pdf |
| Thomas Vandal, Loïc Albert, Frantz Martinache, David Mary, René Doyon, Per Calissendorff, Matthew De Furio, Michael Meyer | Imagerie directe sous la limite de diffraction avec JWST via l\\\'interférométrie par noyaux de phases | orale | Vandal_Abstract_SF2A2023_Imagerie_directe_sous_la_limite_de_diffraction_JWST_KPI.pdf |
| Benjamin Charnay, Boris Sauterey, François Guyot, Antonin Affholder, Stéphane Mazevet, Régis Ferrière | La Terre primitive comme analogue d\'exoplanète habitée | orale | abstract_BCharnay_SF2A2023_S12.pdf |
| Martin TURBET et al. | WATER CONDENSATION ZONES AROUND MAIN-SEQUENCE STARS | invite | abstract_SF2A_Martin_Turbet.pdf |
| The LIFE team | The LIFE initiative - atmospheric characterization of terrestrial exoplanets in the mid-infrared with a large space-based nulling interferometer | invite | s12_quanz.pdf |
| M. Kasper | ELT - PCS & SPHERE+ | invite | s12_kasper.pdf |