L’eau est la seule chose dont toute vie sur Terre a besoin, et le cycle de la pluie à la rivière à l’océan à la pluie est un élément essentiel de ce qui maintient le climat de notre planète stable et hospitalier. Lorsque les scientifiques parlent de l’endroit où rechercher des signes de vie dans toute la galaxie, les planètes avec de l’eau sont toujours en tête de liste.
Une nouvelle étude publiée dans La science suggère que beaucoup plus de planètes peuvent avoir de grandes quantités d’eau qu’on ne le pensait auparavant – jusqu’à moitié eau et moitié roche. Le hic ? Toute cette eau est probablement incrustée dans la roche, plutôt que de couler comme des océans ou des rivières à la surface.
« C’était une surprise de voir des preuves de tant de mondes aquatiques en orbite autour du type d’étoile le plus courant dans la galaxie », a déclaré Rafael Luque, premier auteur du nouvel article et chercheur postdoctoral à l’Université de Chicago. « Cela a d’énormes conséquences pour la recherche de planètes habitables. »
Modèles de population planétaire
Grâce à de meilleurs instruments de télescope, les scientifiques découvrent de plus en plus de planètes dans des systèmes solaires lointains. Une taille d’échantillon plus grande aide les scientifiques à identifier les modèles démographiques, de la même manière que l’examen de la population d’une ville entière peut révéler des tendances difficiles à voir au niveau individuel.
Luque, avec le co-auteur Enric Pallé de l’Institut d’astrophysique des îles Canaries et de l’Université de La Laguna, a décidé de jeter un regard au niveau de la population sur un groupe de planètes qui sont vues autour d’un type d’étoile appelée M- nain. Ces étoiles sont les étoiles les plus courantes que nous voyons autour de nous dans la galaxie, et les scientifiques ont répertorié jusqu’à présent des dizaines de planètes autour d’elles.
Mais parce que les étoiles sont tellement plus brillantes que leurs planètes, nous ne pouvons pas voir les planètes elles-mêmes. Au lieu de cela, les scientifiques détectent de faibles signes des effets des planètes sur leurs étoiles – l’ombre créée lorsqu’une planète passe devant son étoile, ou le petit remorqueur sur le mouvement d’une étoile lorsqu’une planète orbite. Cela signifie que de nombreuses questions subsistent sur l’apparence réelle de ces planètes.
« Les deux façons différentes de découvrir des planètes vous donnent chacune des informations différentes », a déclaré Pallé. En saisissant l’ombre créée lorsqu’une planète passe devant son étoile, les scientifiques peuvent trouver le diamètre de la planète. En mesurant la minuscule attraction gravitationnelle qu’une planète exerce sur une étoile, les scientifiques peuvent trouver sa masse.
En combinant les deux mesures, les scientifiques peuvent avoir une idée de la composition de la planète. Peut-être s’agit-il d’une planète grande mais aérée composée principalement de gaz comme Jupiter, ou d’une petite planète dense et rocheuse comme la Terre.
Ces analyses avaient été faites pour des planètes individuelles, mais beaucoup plus rarement pour l’ensemble de la population connue de ces planètes dans la galaxie de la Voie lactée. Alors que les scientifiques regardaient les chiffres – 43 planètes en tout – ils ont vu une image surprenante émerger.
Les densités d’un grand pourcentage des planètes suggéraient qu’elles étaient trop légères pour que leur taille soit constituée de roche pure. Au lieu de cela, ces planètes sont probablement quelque chose comme moitié roche et moitié eau, ou une autre molécule plus légère. Imaginez la différence entre ramasser une boule de bowling et un ballon de soccer : ils ont à peu près la même taille, mais l’un est fait d’un matériau beaucoup plus léger.
À la recherche de mondes aquatiques
Il peut être tentant d’imaginer ces planètes comme quelque chose de Waterworld de Kevin Costner : entièrement recouvertes d’océans profonds. Cependant, ces planètes sont si proches de leurs soleils que toute eau à la surface existerait dans une phase gazeuse supercritique, ce qui agrandirait leur rayon. « Mais nous ne voyons pas cela dans les échantillons », a expliqué Luque. « Cela suggère que l’eau n’est pas sous la forme d’un océan de surface. »
Au lieu de cela, l’eau pourrait exister mélangée à la roche ou dans des poches sous la surface. Ces conditions seraient similaires à la lune Europa de Jupiter, dont on pense qu’elle contient de l’eau liquide sous terre.
« J’ai été choqué quand j’ai vu cette analyse – moi et beaucoup de gens sur le terrain avons supposé qu’il s’agissait de planètes sèches et rocheuses », a déclaré Jacob Bean, scientifique de l’exoplanète UChicago, dont le groupe Luque s’est joint pour mener d’autres analyses.
La découverte correspond à une théorie de la formation d’exoplanètes qui était tombée en disgrâce au cours des dernières années, qui suggérait que de nombreuses planètes se forment plus loin dans leur système solaire et migrent vers l’intérieur au fil du temps. Imaginez des amas de roche et de glace se formant ensemble dans des conditions froides loin d’une étoile, puis étant lentement attirés vers l’intérieur par la gravité de l’étoile.
Bien que les preuves soient convaincantes, Bean a déclaré que lui et les autres scientifiques aimeraient toujours voir une « preuve irréfutable » que l’une de ces planètes est un monde aquatique. C’est quelque chose que les scientifiques espèrent faire avec JWST, le télescope spatial récemment lancé par la NASA qui succède à Hubble.
Rafael Luque, Densité, pas rayon, sépare les petites planètes rocheuses et riches en eau en orbite autour des étoiles naines M, La science (2022). DOI : 10.1126/science.abl7164. www.science.org/doi/10.1126/science.abl7164
Johanna Teske, Trois types de planètes autour de naines rouges, La science (2022). DOI : 10.1126/science.add7175. www.science.org/doi/10.1126/science.add7175