Pandora
C'est sur Pandora que nous trouverons tous les éléments du film Avatar. Cette lune est en effet le théâtre grandiose des événements du film. Elle gravite autour de la planète Polyphème. Nous savons que son diamètre est de 11 447 km, sa masse est de 4,299.10²⁴ kg, sa température moyenne est de 30°C et sa gravité est de 0.72 fois celle de la Terre.
1.Présentation des lieux évoqués
Polyphème
Polyphème est une exoplanète (planète en-dehors du système solaire), autour de laquelle gravite Pandora. Cette géante gazeuse gravite autour d'Alpha Centauri A, à 4.36 années-lumières de la Terre. Elle a des caractéristiques physiques (taille, masse, type...) semblables à celles de Jupiter.
Alpha Centauri A
Alpha Centauri A est en fait une étoile qui existe réellement, puisqu'elle fait partie du système Alpha Centauri. Ce système binaire d'étoiles comporte Alpha Centauri A, Alpha Centauri B (qui tournent l'une autour de l'autre) et Proxima du Centaure, une naine rouge reliée au système de manière plutôt lâche, dont la présence a peu d'importance pour nous.
Alpha Centauri A est semblable à notre Soleil. Sa masse est d'environ 1,100 fois la masse du Soleil, et elle est tout comme lui une naine jaune. Sa zone d'habitabilité (zone distance de l'étoile à laquelle l'eau est liquide) est comprise entre 1 et 1,8 unités astronomiques (une unité astronomique correspond à la distance Terre-Soleil).
2.Une planète peut-elle graviter autour d'un système binaire?
A première vue, il semble difficile de faire graviter de manière stable un corps dans un système composé de deux étoiles. En effet, la force de gravité qu'exerce les étoiles (et qui dépend de leur masse) pourrait jouer contre nous et envoyer un astre mal positionné au fin fond de l'Univers. C'est ce qui se passerait par exemple si l'astre en question gravitait en 8 autour des deux étoiles, ou s'il gravitait trop proche d'une seule étoile. Son orbite ne serait pas stable. Ca n'est évidemment pas ce que l'on cherche avec Polyphème. Nous avons donc cherché un moyen de lui donner un orbite stable dans ce système binaire.
Il s'avère qu'une planète peut, dans un système binaire, graviter aussi bien autour des deux étoiles (en formant ainsi un triangle isocèle dont la base est la distance entre l'étoile 1 et l'étoile 2) qu'autour d'une seule des deux (mais dans ce cas a bonne distance pour ne pas être influencée par la gravité qu'exerce la deuxième étoile). Polyphème peut à priori graviter tranquillement autour d'Alpha Centauri A si elle suit le bon orbite.
3.Les conditions pour le développement de la vie
Comparaison des tailles des différentes étoiles qui nous intéressent
Plusieurs conditions doivent être réunies pour le développement de la vie. Ainsi nous étudierons la température, la masse et la force optimale des marées gravitationelles.
La bonne température
La température de Pandora doit, pour accueillir la vie à une échelle macroscopique, contenir de l'eau à l'état liquide. Sa température doit donc être comprise entre 0°C (température de fusion de l'eau) et 100°C (point d'ébullition de l'eau).
L'Encyclopédie d'Avatar nous informe que la température moyenne est de 37°C, une température idéale pour l'apparition de la vie. Cependant , Pandora est une lune, qui gravite autour d'une planète, qui gravite autour d'une étoile. On peut donc s'attendre à de grandes amplitudes thermiques, ce que l'on ne retrouve pas dans le film.
Notre explication est que l'effet de serre permet de maintenir une température à peu près constante à la surface de Pandora.En effet l'atmosphère de Pandora est constituée à 18% d'azote, 18% de dioxygène, 18% de dioxyde de carbone (principal gaz à effet de serre), 5,5% de xénon, 1% de méthane, 1% de sulfure d'hydrogène et 61,5% de cyanure d'hydrogène.
Il y a donc bien plus de dioxyde de carbone sur Pandora que sur Terre (dont l'atmosphère est composée à 0,03% de CO2). On peut penser que ces gaz viennent de Polyphème (planète gazeuse).
La forte présence de cyanure d'hydrogène (gaz mortel) peut également expliquer la toxicité de l'air pour les humains. Cela dit on n'a d'autres choix que de penser que les êtres vivants de Pandora y sont insensibles.
La masse optimale
La masse de Pandora est de 4,299.10²⁴ kg, soit 0,72 fois la masse de la Terre. Elle est donc optimale au développement d'organismes de taille humaine, voire même de taille supérieure, la contrainte de la force de gravitation étant moins présente.
La force des marées
Il s'agit d'une force comprimant et étirant, dans certaines directions, les astres en gravitation dans un système. Par exemple, prenons la Terre et la Lune. La Lune gravite autour de la Terre, elle est plus légère. L'intensité de la pesanteur dépendant de la distance à laquelle se trouve l'objet du corps qui l'attire, le point de la Terre le plus proche de la Lune est donc plus attiré que la point de la Terre le plus éloigné de la Lune. Tout se passe donc comme si la Terre était étirée. Sur Terre cet étirement se constate avec les marées des océans ; ils sont attirés par la Lune quand ils s'approchent du point de la Terre le plus proche de la Lune. L'effet du Soleil sur les marées fonctionne de la même manière mais est bien moins puissant car le Soleil est beaucoup plus éloigné de la Terre que la Lune.
Le schéma ci-dessous résume ce que nous venons de dire :
Nous nous intéresserons à la limite de Roche. Cette limite est la distance en-dessous de laquelle un satellite se disloque sous l'action des forces des marées causées par le corps autour duquel il orbite. Autrement dit une lune gravitant autour d'une planète serait détruite si elle se trouvait en-dessous de cette limite.
Le calcul de cette limite est complexe car il prend en compte la constitution interne de la planète. Mais selon cieletespace.fr (où des images du film sont analysées) Pandora est largement au-dessus de cette limite (3,5 fois).
