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Les preuves d'une planète océan apportées par le télescope James Webb

L'exoplanète tempérée LHS 1140 b se situe dans une zone habitable la plus prometteuse dans la recherche d'eau liquide au-delà du Système solaire. Elle fait 1,7 fois la taille de notre planète Terre (à droite) et pourrait être un monde entièrement recouvert de glace (à gauche), comme Europe, la lune de Jupiter, ou un monde de glace avec un océan substellaire liquide et une atmosphère nuageuse (au centre). [UdeM - Vue d'artiste B. Gougeon]
Les preuves d'une planète océan apportées par le télescope James Webb / Le Journal horaire / 36 sec. / le 10 juillet 2024
L'exoplanète tempérée LHS 1140 b pourrait être un monde océan. Située dans une zone habitable très prometteuse dans la recherche d'eau liquide au-delà du Système solaire, elle serait recouverte de glace ou d'eau.

Pas si loin de nous, à environ 48 années-lumière de notre Système solaire, dans la constellation de la Baleine, se trouve une planète en orbite autour d'une naine rouge de faible masse – sa taille est environ un cinquième de notre Soleil – qui réjouit astrophysiciennes et physiciens: elle avait déjà été identifiée en 2017 comme un objet prometteur pour voir une forme de la vie s'y développer. Elle se trouve dans la zone habitable qui entoure son étoile.

Selon les recherches d'une équipe de planétologues du CNRS et d'astronomes de l'Université de Montréal (UdeM), LHS 1140 b est une super-Terre tempérée qui pourrait bien être une planète océan: "Sa température d'équilibre est suffisamment basse pour accueillir de l'eau liquide en surface", écrivent les scientifique en résumé. Elle pourrait être entièrement recouvert de glace, comme Europe, la lune de Jupiter. Ou alors c'est monde de glace avec un océan liquide sous sa surface et une atmosphère nuageuse.

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Lorsqu'elle a été découverte, les astronomes avaient émis l'hypothèse que LHS 1140 b puisse être une planète essentiellement gazeuse – une mini-Neptune dans le jargon des spécialistes. Les télescopes spatiaux Spitzer, Hubble et TESS ont alors pointé leur œil dans sa direction, tout comme l'instrument ESPRESSO situé sur le télescope terrestre VLT, au Chili: les données récoltées ont alors permis de mesurer avec précision sa masse et son rayon.

Les scientifiques ont alors déduit que cette exoplanète possédait une faible densité, ce qui "suggérait la présence d'une épaisse enveloppe d'hydrogène et d'hélium et/ou une importante quantité d'eau sur la planète", précise le CNRS.

Le JWST change la donne

Puis, en décembre 2023, ce fut au tour du puissant télescope spatial James Webb (JWST), accompagné de son instrument NIRISS, d'orienter son grand miroir sur cette cible pour observer deux transits de l'exoplanète: les données ont alors apporté la preuve qu'elle avait aujourd'hui perdu son enveloppe d'hydrogène et d'hélium. "Ce résultat surprenant a été confirmé par une analyse indépendante et simultanée réalisée avec un autre instrument du JWST, le NIRSpec, opérant à des longueurs d’onde différentes de celle du NIRISS", souligne le CNRS. Cela implique donc que cette faible densité est due à une quantité d'eau bien plus importante que sur Terre.

Si la composition rocheuse de LHS 1140 b est similaire à celles des planètes de notre Système solaire, les scientifiques remarquent que "l'eau représenterait environ 10 à 20% de la masse de la planète – quand l'eau des océans sur Terre représente environ 0,02% de sa masse". En admettant que l'exoplanète ait une atmosphère semblable à celle de la Terre, la surface de son océan pourrait atteindre jusqu'à 30 degrés Celsius, selon des simulations numériques du climat.

L'UdeM envisage que LHS 1140 b puisse posséder une atmosphère riche en azote, l'ingrédient prédominant dans l'atmosphère terrestre: "Si ce résultat est confirmé, elle serait la première planète tempérée à présenter des signes d'une atmosphère secondaire, constituée après la formation initiale de la planète", indiquent les scientifiques.

Stéphanie Jaquet

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De futures observations

Avec de futures observations – il en faudra beaucoup! – les scientifiques espèrent caractériser la composition chimique de l'atmosphère de cette exoplanète de type super-Terre, en espérant peut-être y trouver du dioxyde de carbone et confirmer pour de bon la présence d'eau à sa surface.

Détecter d'éventuels gaz à effet de serre pourrait indiquer des conditions d'habitabilité sur cette exoplanète.

A noter que LHS 1140 b est 1,7 fois plus grande que la Terre et 5,6 fois plus massive. Sa gravité est presque deux fois plus élevée que sur notre planète bleue. Très proche de son astre, elle accomplit une orbite en à peine 25 jours. Et comme son soleil rouge est froid et peu lumineux, cette proximité n'est pas un problème: l'exoplanète se trouve pile dans ce qu'on appelle la zone habitable. Pas assez froid pour que de l'eau de surface gèle, pas assez chaud pour qu'elle s'évapore totalement.

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