À environ 48 années-lumière, dans la constellation de la Baleine, se trouve une planète recouverte de glace tout droit sortie de l’espace. La Guerre des étoiles Coulée centrale. Un hémisphère fait toujours face à l’étoile hôte, créant un petit océan fondu du côté du jour permanent qui lui donne l’apparence d’un globe oculaire gargantuesque.
De plus, cet astre aquatique, presque deux fois plus grand que la Terre, pourrait être notre meilleure chance de trouver des conditions habitables ailleurs dans l’univers.
La dernière image de LHS 1140 b (nommée ainsi parce qu’elle orbite autour d’une étoile naine rouge appelée LHS 1140) a été découvert en 2017et même à cette époque, cela semblait être un endroit propice à la vie.
Maintenant, dans un article récentdes chercheurs de l’Université de Montréal ont relevé la barre. Après avoir analysé les données du télescope spatial James Webb, ils ont conclu que la planète était probablement une super-Terre rocheuse plutôt qu’une mini-Neptune gazeuse et qu’elle possédait probablement une atmosphère riche en azote — deux facteurs cruciaux pour l’émergence de la biologie telle que nous la connaissons.
Planètes habitables
Les astronomes ont documenté plus de 5 700 exoplanètes depuis 1992, et d’autres pourraient potentiellement abriter la vie.
« Mais dans tout cela », explique Charles Cadieux, auteur principal de l’étude et doctorant à Montréal, « il n’y a que trois planètes dans la zone habitable que nous connaissons qui ont une atmosphère : c’est la Terre, c’est Mars, et LHS 1140 b pourrait être la troisième. »
Jason Dittman, qui a dirigé l’équipe qui a découvert la planète et n’a pas participé aux travaux de Cadieux, a déclaré que les nouvelles découvertes plaident fortement en faveur d’une répartition « extrêmement importante » du temps futur du télescope.
« C’est sur cette planète que nous devrions sérieusement envisager d’investir une grande partie de nos précieuses ressources », affirme-t-il. « C’est assurément prometteur. »
Une super-Terre potentiellement habitable
Les scientifiques ont une compréhension compliquée de LHS 1140 b car ils n’ont jamais rien vu de semblable de près. Dans notre propre système solaire, il existe un immense fossé entre la Terre (la plus grande des planètes rocheuses intérieures) et les géantes gazeuses Neptune et Uranus, qui sont quatre fois plus grandes et dont la composition est fondamentalement différente.
« Pour tout ce qui se trouve entre les deux, nous ne sommes pas vraiment sûrs de la composition de ces planètes », explique Cadieux.
Avec une taille 1,7 fois supérieure à celle de notre planète, LHS 1140 b se situe exactement entre les deux. Et la catégorie à laquelle elle appartient fait toute la différence. Sans une certaine forme de surface (présente sur les planètes rocheuses mais absente sur les planètes gazeuses), la vie n’aurait aucun endroit où s’implanter.
Pour faire la différence entre les deux options, Cadieux et ses collègues ont observé le « transit » de LHS 1140 b, la période pendant laquelle elle passe entre nous et son étoile. En mesurant l’évolution du spectre lumineux de l’étoile lorsqu’elle passe devant la planète, ils ont pu exclure la présence de l’atmosphère riche en hydrogène caractéristique des géantes gazeuses. Cette méthode, connue sous le nom de spectroscopie de transmission, a confirmé que LHS 1140 b est probablement plus une super-Terre qu’une mini-Neptune.
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La possibilité de l’eau et de l’atmosphère sur LHS 1140 b
Ces mesures ont également permis de découvrir la première trace de l’existence d’une atmosphère sur une exoplanète potentiellement habitable, dont certaines caractéristiques spectrales s’expliquent par l’effet de diffusion de la lumière des molécules d’azote, le même phénomène qui est responsable du ciel bleu de notre planète. Ces résultats sont provisoires. Mais si l’atmosphère de LHS 1140 b est effectivement dominée par l’azote, cela signifierait que la planète possède l’une des caractéristiques essentielles à la vie sur Terre.
Il semble également probable qu’elle contienne une autre substance : de l’eau. Malgré son statut de super-Terre, LHS 1140 b est beaucoup moins dense que prévu pour une planète ayant une composition semblable à celle de la Terre, ce qui suggère que 10 à 20 % de sa masse pourrait être constituée d’eau, mais principalement sous forme de glace. En effet, la planète étant verrouillée en rotation synchrone avec son étoile, tout comme la Lune l’est avec la Terre, il y a toujours un côté gelé.
Malheureusement, nous ne pouvons pas voir directement la quantité d’eau liquide présente. Mais les simulations climatiques de Cadieux (qui supposent des niveaux d’azote et de dioxyde de carbone similaires à ceux de la Terre) ont produit un océan en forme de cible de près de 4 000 kilomètres de diamètre, soit environ la moitié de la taille de l’océan Atlantique, et une température douce de 20 degrés Celsius.
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Comparaison des exoplanètes
Même si les observations du JWST ont amélioré le profil de LHS 1140 b, elles ont tempéré l’enthousiasme autour d’un autre ensemble de mondes potentiellement habitables : les sept exoplanètes en orbite autour de LHS 1140 b. TRAPPISTE-1Découvert en 2017, la même année que LHS 1140 b, l’ensemble de la formation est rocheux et de la taille approximative de la Terre, et plusieurs se trouvent dans la « zone Boucle d’or » qui permettrait la présence d’eau de surface sous forme liquide.
« C’est un système formidable », déclare Dittman, mais les premiers résultats du JWST sont décevants. D’après les analyses de TRAPPIST-1 b et cles planètes intérieures semblent dépourvues d’atmosphère et d’eau. « Si cela se vérifie jusqu’au bout, alors peut-être que nous sommes en difficulté. »
Pendant ce temps, LHS 1140 b continue de paraître plus attrayante. Son étoile est moins active que TRAPPIST-1, ce qui signifie qu’elle reçoit moins de rayons X et de rayonnement ultraviolet (qui peuvent détruire une atmosphère) que les planètes de ce système.
TRAPPIST-1 présente également un avantage de taille : l’étoile est si petite que ses planètes sont beaucoup plus grosses en comparaison, ce qui améliore la transmission du signal spectroscopique. (Il est vrai que l’intense activité stellaire de TRAPPIST-1 peut également interférer avec ce signal, ce qui rend difficile l’interprétation des données atmosphériques). En d’autres termes, même si LHS 1140 b est la meilleure candidate pour une atmosphère, elle est plus difficile à observer.
Dittman accepte ce dilemme cosmique avec le sang-froid d’un scientifique : « On vous donne les planètes qu’on vous donne. »
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Décider où chercher la vie au-delà de la Terre
Ces considérations laissent la communauté astronomique face à une décision difficile. Dans la recherche d’exoplanètes habitables, où chercher et pendant combien de temps ? Comme l’a fait remarquer Dittman, le temps de Webb est précieux ; des milliers de scientifiques du monde entier se disputent son temps chaque année. Le télescope devrait survivre peut-être encore deux décennies, mais avec son objectif réparti sur tant de projets, les chercheurs en exoplanètes doivent choisir judicieusement leurs cibles.
En ce qui concerne l’observation de l’atmosphère des planètes lointaines, « on ne peut pas toujours se permettre de faire des observations » – dans le cas de 1140 b, seuls quatre de ses transits d’une heure sont visibles au télescope chaque année. « En fait, il faut absolument observer chacune de ces heures à l’avenir », explique-t-il. « Nous sommes à un moment où si nous ne commençons pas maintenant, cela n’arrivera tout simplement pas. »
Jennifer Lotz, directrice du Space Telescope Science Institute (qui supervise le fonctionnement des télescopes spatiaux JWST et Hubble), a annoncé le mois dernier qu’elle attribuerait 500 heures de temps Webb pour étudier les atmosphères des exoplanètes rocheuses des systèmes solaires proches. On ne sait pas encore quelles planètes seront couvertes par le projet ni comment le temps sera réparti entre elles.
Il convient de rappeler que le JWST n’a examiné jusqu’à présent qu’une poignée de ces planètes. Alors qu’il continue de parcourir l’univers à la recherche de signes de vie, il se pourrait que les atmosphères soient abondantes sur les planètes rocheuses et tempérées, s’ajoutant à la liste qui commence avec LHS 1140 b. Mais pour l’instant, Cadieux mise sur l’œil dans le ciel.
« En termes d’habitabilité », dit-il, « je pense que ce sera toujours très unique. »
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Article Sources
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Cody Cottier est un écrivain collaborateur chez Discover qui aime explorer les grandes questions sur l’univers et notre planète, la nature de la conscience, les implications éthiques de la science et bien plus encore. Il est titulaire d’une licence en journalisme et production médiatique de l’Université d’État de Washington.
