Deux exoplanètes composées principalement d’eau, pas nécessairement à l’état liquide ont été découvertes, selon des scientifiques. Ces deux planètes en orbite sont différentes de toutes celles du système solaire.
Deux exoplanètes composées principalement d’eau : la découverte
Théorisée depuis des années, jamais observée dans les faits et souvent à la une des médias, ces deux exoplanètes suscite de nombreuses controverses. À commencer par leur prénom, qui suggère qu’ils sont recouverts d’une grande quantité d’eau.
« Nous n’avons aucune certitude pour le moment. Je préfère parler d’un monde d’eau, car il y a une forte probabilité, au moins pour les deux étoiles que nous avons étudiées, qu’elle soit présente mais qu’elle n’est certainement pas là à l’état liquide ». Souligne Caroline Piaulet, doctorant à l’Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes (IREx), Université de Montréal, Canada.
Les deux exoplanètes qu’elle a étudiées sont situées dans le Kepler-138, situé à 218 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Lyre découverte en 2014, grâce au télescope spatial Kepler. Les astronomes avaient mis à jour une naine rouge avec trois planètes en orbite : une petite, Kepler-138 b, près de son étoile et deux plus loin Kepler- 138 c et Kepler 138-d qui mettent respectivement 13,78 et 23 jours pour accomplir une révolution.
Planètes qui n’existent pas dans le système solaire
En plus des données de Kepler, l‘équipe d’iREx a intégré ceux des télescopes Hubble et Spitzer, dont une quinzaine de transits et ceux du spectromètre HIRES de l’Observatoire Keck, qui a mesuré les vitesses radiales de l’étoile.
Les caractéristiques des deux exoplanètes sont apparues : 1,5 fois la taille de la Terre pour environ 2 masses terrestres et une densité bien inférieure à celle de la nôtre. « Incompatible avec la densité d’une planète rocheuse.« , explique Caroline Piaulet.
De quoi sont-ils faits alors ? L’explication la plus simple serait d’imaginer des planètes dont l’enveloppe abrite principalement de l’hydrogène et de l’hélium. « Ce qui n’est pas très réaliste non plus, car en raison de leur petite taille, les coquilles auraient dû disparaître, emportées par le rayonnement de leur étoile.« .
Nous devons – donc – considérer des planètes très différentes de toutes celles qui existent dans le système solaire et aussi de tous les autres observés ailleurs : des mondes aqueux (mais pas océaniques) dont une fraction volumique significative est constituée de H2O ou de molécules de même densité comme le méthane.
« L’eau étant l’élément le plus abondante parmi ces matériaux, est le plus probable. Mais même si nous parlons d’eau, ne nous attendons pas à trouver des poissons sur ces deux planètes ! Il faut plutôt s’attendre à une large enveloppe de vapeur d’eau chauffée à 100 ou à 150° C, avec en dessous, à la surface, de l’eau liquide à haute pression ou à l’état supercritique, une autre phase d’eau », insiste l’astronome.
Comment étudier les exoplanètes ?
La méthode la plus largement utilisée pour découvrir et analyser les exoplanètes est les transits planétaires qui consistent à détecter l’infime baisse de luminosité produite lorsqu’une planète passe devant son étoile.
Il ne peut être utilisé que sur les étoiles qui ont une position spécifique par rapport au plan orbital. Une autre façon de les caractériser est d’étudier les vitesses radiales. La présence d’une planète en orbite autour d’une étoile provoque des mouvements réguliers de cette dernière.
Pour un observateur terrestre, l’étoile s’éloigne et s’approche. Ces changements s’accompagnent d’une modification de son spectre lumineux, vers le rouge lorsqu’il s’éloigne, vers le bleu lorsqu’il se rapproche.
Ces changements – très subtils – peuvent être observés par le spectrographe. Lorsque la masse des planètes est trop faible, ces variations ne sont pas détectables. Les astronomes cherchent donc, les variations au moment du transit (comme dans la dernière étude). Une technique très sensible, capable de détecter une exoplanète de faible masse dans un système où une planète en transit est déjà connue.
Si nous en faisons un dessin, ces deux exoplanètes seraient donc composées d’une grande enveloppe de vapeur d’eau de 2000 km de profondeur, entourant un noyau de fer et de silicates semblable à celui de la Terre.
C’est la première fois que de telles planètes sont identifiées avec certitude, bien que leur existence ait été soupçonnée depuis longtemps. Une autre planète, TOI-1452 b, pourrait avoir des caractéristiques similaires, bien que cette exoplanète puisse également être rocheuse sans traces d’eau.
Pour confirmer la présence d’eau, des investigations supplémentaires seront nécessaires. Heureusement, le télescope James Webb de la NASA a été conçu pour ce type d’étude et, tant qu’il l’examinera, il nous permettra de décider et – peut-être – d’en savoir plus sur les deux autres planètes du système.
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