Vénus est sans aucun doute la sœur empoisonnée de la Terre. Bien que les deux planètes soient similaires en taille et en densité, la température de notre voisine est si élevée qu’elle peut faire fondre le plomb, ses vents soufflent 60 fois plus vite que la planète ne tourne sur elle même, et la pression atmosphérique y est plus de 90 fois plus élevée que sur Terre. Toutefois, de nombreux indices laissent entendre que Vénus aurait bien pu être la jumelle de la Terre il y a plusieurs milliards d’années. En plus de leurs tailles similaires, les deux planètes se sont formées à proximité l’une de l’autre, ce qui suggère une naissance à partir d’un volume de matière commun. Leur différence principale réside dans leur distance au Soleil. Située à 108 millions de kilomètres du Soleil contre 149 pour la Terre, Vénus reçoit deux fois plus de rayonnement solaire. Mais il y a quelques milliards d’années, lorsque le Soleil était plus faible, Vénus était sans doute moins chaude et de l’eau liquide a peut-être coulé à sa surface et formé des océans, aptes à accueillir la vie.

Une étude récente, publiée dans la revue Geophysical Research Letters, suggère qu’en plus d’avoir été habitable dans un passé lointain, Vénus le serait restée pendant plusieurs milliards d’années. Michael Way, de l’institut Goddard d’études spatiales de la Nasa, et ses collègues ont utilisé le premier modèle climatique à trois dimensions – celui-là même utilisé pour prédire les changements climatiques terrestres dus à l’activité humaine – à la jeune Vénus. Comme les précédentes recherches n’utilisaient que des modèles à une dimension (qui prennent en compte les rayonnements incidents et réémis mais ne permettent pas de visualiser les aspects complexes d’une atmosphère, tels que les nuages) pour étudier Vénus, ces nouveaux résultats constituent une grande avancée. « Il y a une véritable différence entre des calculs approximatifs et l’emploi d’un modèle bien plus élaboré », explique Jason Barnes, un astronome de l’université de l’Idaho qui n’était pas impliqué dans l’étude.

L’équipe a d’abord simulé le climat potentiel de la planète il y a 2,9 milliards d’années. Pour une période aussi ancienne, les chercheurs ont dû faire quelques estimations sur la jeune Vénus, par exemple en supposant qu’elle avait un océan peu profond d’un volume équivalent à 10 % de celui de la Terre aujourd'hui. Mais les résultats sont clairs : il y a 2,9 milliards d’années, la deuxième planète la plus proche du Soleil aurait eu des températures douces, similaires à celles de la Terre, autour de 11°C. L’équipe a ensuite lancé la simulation pour la Vénus d’il y a 715 millions d’années et a découvert que malgré un Soleil plus intense, la planète ne se serait réchauffée que de 4°C. Une augmentation si légère aurait permis à l’océan liquide de Vénus de subsister pendant des milliards d’années.

Mais qu’est-ce qui explique que la planète se soit si peu réchauffée ? Selon les simulations, les nuages y sont pour quelque chose. Ils se seraient amoncelés sur le côté de la planète exposé au Soleil où ils auraient joué le rôle de bouclier en réfléchissant la lumière solaire. À l'inverse, ils ne se seraient jamais formés du côté sombre de la planète, permettant au rayonnement thermique de s’échapper dans l’espace. « Ce qu’il faut retenir de cette étude est que Vénus a potentiellement été habitable pendant une assez longue période, et il faut justement beaucoup de temps pour que la vie puisse apparaître sur une planète », commente Lori Glaze, une astronome de la Nasa non impliquée dans l’étude.

Un nouvel élément entre donc en compte dans la question de l’habitabilité : le temps. « L’habitabilité n’est pas quelque chose de statique » explique David Grinspoon, astronome au Planetary Science Institute et auteur de l’étude. « Il ne s’agit pas que d’une position dans l’espace, mais d’une position dans l’espace et dans le temps. Combien de temps une planète peut-elle potentiellement conserver des océans sous forme liquide et cette durée est-elle suffisante pour considérer que la planète a pu voir naître et évoluer la vie à sa surface ? »

Cependant, ces conditions clémentes dépendent de plusieurs éléments : que Vénus ait été similaire dans sa jeunesse et aujourd’hui (les chercheurs, bien qu’ils aient ajouté un océan dans leur simulation, ont conservé la topographie actuelle de la planète) et qu’elle ait tourné sur elle-même à la même vitesse qu’actuellement, soit une rotation complète en 242 jours terrestres. Puisque les réponses à ces questions sont incertaines, les chercheurs ont aussi simulé le climat de Vénus d’il y a 2,9 milliards d’années dans le cas où sa topographie aurait été plus proche de celle de la Terre ou si elle avait tourné plus vite. Les différences observées sont importantes. Avec des reliefs montagneux et des bassins océaniques similaires à ceux de la Terre, la température s’éleve à 12°C de plus que dans le cas d’une topographie du type de la Vénus actuelle. Avec une période de rotation de 16 jours terrestres, les températures s’envolent 45°C au dessus de celles prédites avec la période de rotation actuelle. La distribution nuageuse qui pourrait avoir permis des températures plus fraîches n’est possible que si la planète tournait lentement autour d’elle-même.

Ce résultat a de nombreuses conséquences pour l'étude des exoplanètes. Pour Michael Way, « les scientifiques ne devraient peut-être pas ignorer les planètes qui sont très proches de leur étoile, comme Vénus ». Si certaines caractéristiques clés comme la topographie ou la vitesse de rotation d’une planète sont bien calibrées, la frontière interne de la zone habitable – la région d’un système stellaire dans laquelle les conditions pour la vie sont possibles – pourrait être plus proche de l’étoile qu’on ne l’estimait.

Cette découverte est d’autant plus importante que ces mondes proches de leurs étoiles sont plus faciles à observer que les autres types de planètes. Le très attendu télescope spatial James Webb – souvent considéré comme le successeur de Hubble – étudiera probablement uniquement les planètes les plus proches de leurs étoiles et ne pourra pas observer de planètes plus éloignées, comme le sont la Terre ou Mars. Selon Ravi Kopparapu, astronome à l’université d’État de Pensylvannie : « Ce que l’on peut obtenir de plus proche de la Terre avec le télescope spatial James Webb est une planète du type de Vénus et en orbite autour d’une étoile froide ».

Lori Glaze n’a pas pu retenir son enthousiasme pour cette étude en raison du voile qu’elle lève sur une planète de notre propre système. « Vénus est notre voisine, la sœur de notre planète. C’est tellement surprenant de se rendre compte qu’on sait si peu de choses sur elle », s’exprime-t-elle. « Nous connaissons Mars bien mieux que nous ne connaissons Vénus. Ces deux planètes sont les corps célestes telluriques les plus proches de nous. Si nous ne comprenons pas ces planètes et ce qui fait leurs différences et leurs similitudes, nous aurons bien du mal à comprendre les nouvelles planètes que nous découvrons au-delà du Système solaire ».

Heureusement, deux missions à destination de Vénus sont actuellement en compétition pour un lancement potentiel. La première est une mission géophysique, qui aurait pour objectif de cartographier la planète avec une meilleure résolution. La seconde est une mission menée par Lori Glaze et qui aurait pour objectif de mesurer la composition de l’atmosphère de Vénus. Ces deux missions pourraient nous en apprendre plus sur le passé de la planète. « Nous devons encore collecter de nombreuses données pour améliorer la précision de nos simulations et nous avons à ce jour les capacités nécessaires pour le faire. Il ne reste plus qu’à lancer les missions », explique Lori Glaze.