Indice de similarité avec la Terre

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

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 1^er 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 (Kepler Object of Interest) 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).

Découverte le 6 janvier 2015, Kepler-438 b a un ESI de 0,88. Elle était, à ce moment, l’exoplanète avec l’ESI le plus haut.

Le 2 mai 2016, ce record est battu par TRAPPIST-1 d avec un ESI de 0,90[5].

Calcul

Formule

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.

Paramètres

Les paramètres et leur pondération ( $w_{i}$ ) 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 de surface	288 K	5,58

Exemple

À titre d'exemple, l'ESI de la planète Vénus a une valeur de 0,445 :

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	05,515 g/cm³	05,243 g/cm³	0,975	0,973
Vitesse de libération	0,70	11,186 km/s	10,360 km/s	0,962	0,973
Température de surface	5,58	288 K	730 K	0,566	0,042

A titre de comparaison, pour la lune, l'ESI a une valeur de 0,56 et pour Mercure, de 0,60.

Critique

L'indice d'habitabilité planétaire est proposé par certains^[Qui ?] comme une alternative à l'indice ici discuté, car cet indice est moins « géo-centré » et donc sûrement plus adapté^[évasif] à l'étude de la possibilité d'existence^[évasif] d'autres formes de vie^{[réf. nécessaire]} dans l'Univers que celles connues sur Terre.

Perfectionnement

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[6]. L'exoplanète 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

Articles connexes

Notes et références

(en) « Earth Similarity Index (ESI) », Planetary Habitability Laboratory.
Schulze-Makuch et al. 2011.
Data Solar ESI.
Data Extrasolar ESI.
(en) « Wonderful potentially habitable worlds around TRAPPIST-1 », sur planetary.org.
Irwin et al. 2014.

(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 2014) [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, n^o 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, n^o 1,‎ 2014, p. 159-174 (DOI 10.3390/challe5010159, résumé, lire en ligne, consulté le 29 juillet 2014)

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[esi-1] (en) « Earth Similarity Index (ESI) », Planetary Habitability Laboratory.

[2] Schulze-Makuch et al. 2011.

[3] Data Solar ESI.

[4] Data Extrasolar ESI.

[5] (en) « Wonderful potentially habitable worlds around TRAPPIST-1 », sur planetary.org.

[6] Irwin et al. 2014.