Les exoplanètes pourraient cacher leur atmosphère

La plupart des exoplanètes que nous avons découvertes gravitent autour d’étoiles naines rouges. Ce n’est pas parce que les naines rouges sont spéciales, mais simplement parce qu’elles sont courantes. Environ 75 % des étoiles de la Voie lactée sont des naines rouges, on pourrait donc s’attendre à ce que les planètes naines rouges soient les plus abondantes. Cela signifie également que la plupart des mondes habitables graviteront autour de ces petites étoiles froides, ce qui a des conséquences importantes sur notre recherche de la vie.

Pour commencer, toute planète naine rouge potentiellement habitable devra orbiter près de son étoile, juste pour être suffisamment chaude pour des choses comme l’eau liquide. Le système TRAPPIST-1 dont j’ai parlé hier en est un bon exemple. Les trois planètes potentiellement habitables du système orbitent à une petite fraction de la distance entre Mercure et le Soleil. Cela signifie qu’elles sont exposées à des phénomènes tels que des éruptions stellaires, mais cela signifie aussi qu’elles sont presque certainement verrouillées par les marées.

Le blocage des marées se produit lorsqu’une planète ou une lune est si proche de son compagnon que les forces de marée provoquent la synchronisation de sa rotation avec son mouvement orbital. Lorsqu’une planète est bloquée par les marées, un côté fait toujours face à son étoile tandis que l’autre côté est toujours dans l’obscurité.

Comme vous pouvez l’imaginer, cela signifierait que le côté chaud grillerait tandis que l’autre gèlerait. C’est vrai à moins que la planète ne dispose d’une bonne atmosphère. Avec une atmosphère riche en eau, semblable à celle de la Terre, la chaleur pourrait se déplacer entre les côtés jour et nuit. Le temps serait étrange sur un tel monde, mais un monde verrouillé par les marées pourrait être habitable, avec des températures assez uniformes côté jour et côté nuit.

Il est difficile d’observer l’atmosphère des planètes soumises à des forces de marée, mais les astronomes ont une astuce pour vérifier si une atmosphère existe. Plutôt que d’essayer de capturer un spectre atmosphérique, ils peuvent simplement mesurer la température de surface de la planète sur les côtés opposés.

Il suffit donc d’observer l’étoile pendant que la planète se déplace devant elle pour déterminer la température du côté obscur, puis de l’observer à nouveau pendant que la planète se déplace derrière l’étoile pour obtenir la température du côté lumineux. Si les côtés obscur et lumineux ont des températures radicalement différentes, alors l’étoile ne doit pas avoir d’atmosphère. C’est facile. Mais une nouvelle étude montre que ce n’est pas nécessairement vrai.

Le papier est publié sur le arXiv serveur de préimpression.

Dans cet article, les auteurs soutiennent que les nuages ​​du côté obscur d’une planète pourraient fausser nos données. Pour le démontrer, ils ont envisagé un monde verrouillé par les marées avec une atmosphère épaisse. D’après leurs modèles, l’atmosphère modérerait les températures globales de la planète de sorte que le côté jour ne serait que de quelques dizaines de degrés plus chaud que le côté obscur. Cela est similaire aux extrêmes diurnes et nocturnes d’une région sèche de la Terre. Bien que modéré, le changement de température serait suffisant pour déclencher la formation de nuages ​​épais du côté obscur.

Dans ce scénario, la face diurne serait en grande partie sans nuages ​​et nous mesurerions la température chaude de la surface de la planète. Mais avec une face sombre nuageuse, nous mesurerions la température de la couche supérieure des nuages, qui serait beaucoup plus froide. Ainsi, même si les températures de surface de la planète sont assez uniformes, elle semblerait connaître un changement de température extrême comme un monde sans air. Les auteurs examinent ensuite comment les observations du JWST pourraient faire la distinction entre les planètes nuageuses et celles sans atmosphère, mais il est clair qu’une astuce simple dans la recherche de planètes habitables n’est pas si simple.