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La superterre GJ 1214b ne serait pas une planète océan

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Deux équipes d'astrophysiciens ont de nouveau poussé les instruments du télescope Hubble aux limites de leurs capacités pour caractériser l'atmosphère d'exoplanètes déjà connues, GJ 1214b et GJ 436b. Situés à une dizaine de parsecs du Système solaire, ces deux astres sont respectivement une superterre et une Neptune chaude. On pense maintenant être certain que GJ 1214b est couverte de nuages et qu'elle n'est pas une planète océan.

Une vue d'artiste de GJ 1214b, une superterre malheureusement inhabitable du fait des hautes températures qui y règnent. Elle est recouverte d'une couche nuageuse dont la composition est encore inconnue. Mais les prochaines générations d'instruments seront en mesure de percer ce voile de nuages. © Nasa, Esa, G. Bacon (STScI)

L'exobiologie fera certainement un nouveau bond dans les 20 prochaines années lorsque le télescope spatial James Webb et la mission PLAnetary Transits and Oscillations of stars (Plato, qui succédera à Corot et Kepler) seront en orbite. En attendant, les astrophysiciens affûtent leurs outils d'observation, continuent de défricher les territoires à explorer dans les archives de Kepler et testent de nouvelles méthodes pour analyser les données concernant les exoplanètes.

Il est encore possible de progresser dans la connaissance de ces mondes avec des instruments au sol et aussi en orbite, comme le montrent deux publications dans Nature à l'initiative de deux équipes d'astrophysiciens. Elles concernent deux exoplanètes déjà découvertes et étudiées depuis quelques années et qui font indirectement partie du catalogue Gliese-Jahreiss (du nom des astronomes Wilhelm Gliese et Hartmut Jahreiss). Ce catalogue tente de lister toutes les étoiles à une distance de la Terre en deçà de 25 parsecs. Les exoplanètes sont nommées d'après les dénominations des étoiles de ce catalogue. Il s'agit de GJ 1214b et GJ 436b, et les dernières observations les concernant ont été réalisées avec Hubble lors de transits planétaires.

Une comparaison de la taille des exoplanètes GJ 1214b et GJ 436b, dont on a étudié plus précisément l’atmosphère avec Hubble, avec celle de la Terre et de Neptune. Leurs atmosphères sont complètement différentes de celles que l'on connaît dans le Système solaire. © Nasa, Esa, A. Feild, G. Bacon (STScI)

Une superterre qui n'est pas une planète océan

GJ 1214b est une superterre, puisque son rayon est d'environ 2,6 fois celui de notre planète, et elle est à peu près 6,5 fois plus massive. Elle boucle son orbite en 38 heures autour d'une naine rouge située à environ 40 années-lumière de la Terre, dans la constellation d'Ophiuchus (le Serpentaire). Cela fait un moment que les scientifiques cherchent à caractériser l'atmosphère de cette superterre. Deux possibilités restaient en lice. L'atmosphère de GJ 1214b pouvait être riche en vapeur d'eau ou bien recouverte par des nuages ou du brouillard, similaires à ceux observés dans l'atmosphère de Vénus et de Titan. Dans le premier cas, étant donné la faible densité de la planète, on serait alors en présence d'une planète océan.

L'équipe de chercheurs menée par Laura Kreidberg et Jacob Bean de l'université de Chicago affirme maintenant que la première hypothèse est exclue. Les analyses de la composition chimique de l'atmosphère de GJ 1214b sont désormais suffisamment précises pour être capable de révéler la présence de vapeur d'eau, de méthane, d'azote, de monoxyde de carbone ou de gaz carbonique. Qu'aucune trace de ces molécules n'ait été détectée prouve que la superterre est recouverte par une épaisse couche de nuages rendant impossible leur mise en évidence dans des couches plus profondes de son atmosphère. Il pourrait s'agir de nuages de sulfure de zinc ou de chlorure de potassium à plusieurs centaines de degrés.

Exoplanète semblable à une Neptune chaude exotique

GJ 436b est une Neptune chaude avec une température moyenne qui a été estimée à 800 K. Elle boucle son orbite en 2,64 jours autour d'une naine rouge de type M plus froide que le Soleil et située dans la constellation du Lion. Là aussi, aucune trace de molécules semblables à celles que l'on trouve dans l'atmosphère de Vénus ou de Titan n'a été trouvée. Mais le plus curieux est l'absence de traces d'hydrogène, ce qui la rendrait différente de Neptune. De nouveau, l'hypothèse d'une couverture nuageuse avec des nuages de même composition que ceux supputés dans le cas de GJ 1214b est plausible pour expliquer les observations.

En tout état de cause, Hubble n'a probablement pas fini de nous étonner dans le domaine de l'exobiologie dans notre Voie lactée, où on a déjà découvert plus de 1.000 exoplanètes.