Y a-t-il de l'eau sur les exoplanètes en orbite autour de l'étoile Trappist-1, une naine rouge extrêmement froide située à seulement 40 années-lumière de la Terre ? Hubble le suggère. Ici, une vue d’artiste de la surface de Trappist-1f, l’une des sept exoplanètes. © Nasa, JPL-Caltech, T. Pyle (Ipac)

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Trappist-1 : Hubble suggère la présence d'eau sur certaines exoplanètes

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Y a-t-il de l'eau sur les exoplanètes rocheuses situées autour de l'étoile Trappist-1 ? Aucun signe n'a encore été détecté mais, selon les travaux réalisés grâce à Hubble par une équipe internationale d'astronomes, un optimisme, très mesuré, est autorisé.

  • Il ne suffit pas qu'une exoplanète soit dans la zone d'habitabilité de son étoile pour que de l'eau liquide puisse y exister. L'astre peut très bien ne pas avoir hérité de suffisamment d'eau à sa naissance, ou l'avoir rapidement perdue, par exemple sous l'influence du rayonnement ultraviolet de l'étoile.
  • C'est pourquoi une équipe internationale d'astronomes a évalué, avec Hubble, l'impact du rayonnement ultraviolet en provenance de l'étoile Trappist-1 sur les planètes rocheuses qui l'entourent. Résultat : bien qu'aucune preuve réelle de l'existence d'eau (encore moins d'eau liquide) n'ait été apportée, l'étude autorise à penser que certaines exoplanètes situées dans la zone d'habitabilité peuvent encore contenir des quantités notables d'eau liquide, favorable à la vie.

Bienvenue dans le système planétaire de Trappist-1  Nous voici près de Trappist-1 h, la plus éloignée des sept planètes de tailles terrestres qui gravitent autour de Trappist-1. Son petit soleil rougeoyant est à moins de 10 millions de kilomètres, soit un sixième de la distance entre Mercure et le Soleil. Depuis ce monde qui, selon la composition de son atmosphère peut être couvert d’eau liquide ou de glace, on peut voir ses six sœurs transiter devant leur étoile. 

On ne le répétera jamais assez : une planète peut se situer dans la zone d'habitabilité de son étoile sans pour autant être réellement habitable — surtout si elle se trouve autour d'une naine rouge. En effet, de multiples facteurs influencent cette habitabilité, comme :

  • la quantité d'eau héritée par la planète lors de sa formation ;
  • les caractéristiques de son atmosphère (est-elle assez épaisse pour un effet de serre modéré qui permet à l'eau liquide d'exister, comme c'est le cas avec la Terre ? ou bien est-elle trop épaisse, ce qui conduit à un enfer vénusien ?) ;
  • l'activité de son étoile hôte.

Concernant ce dernier point, se pose la question de l'impact des éruptions stellaires, et des rayonnements qui les accompagnent. Ces derniers jouent un rôle sur l'existence ou non de l'atmosphère d'une exoplanète et sur la présence d'eau, en particulier dans le cas de naines rouges (ces étoiles ont une jeunesse très turbulente). Un flux de rayonnement ultraviolet (UV) trop important peut conduire à la photodissociation des molécules du stock d'eau d'une jeune exoplanète en donnant des molécules d'O2 et de H2. Selon la masse de l'exoplanète, les molécules d'hydrogène s'échappent alors plus ou moins rapidement de celle-ci, laissant, au final, un monde privé d'océan (si ceux-ci ont existé), mais avec une atmosphère enrichie en dioxygène, ce qui peut faire croire à la présence de la vie.

Les naines rouges étant les étoiles les plus nombreuses de la Voie lactée, le système de Trappist-1, à seulement 40 années-lumière de la Terre, est donc un excellent laboratoire pour affûter nos outils pour évaluer la proportion d'exoplanètes vraiment habitables dans notre Galaxie. Le travail de recherche conduit par une équipe internationale d'astronomes avec le télescope Hubble n'est donc pas étonnant. Ces derniers ont pu réaliser une estimation du flux d'UV émis par Trappist-1 qui vient d'être publiée sur arXiv.

Une vue du télescope Hubble au voisinage de la navette spatiale en 1999. © Nasa

De la vie sur Trappist-1e, Trappist-1f et Trappist-1g ?

Cette équipe, dirigée par Vincent Bourrier, de l'Observatoire de l'université de Genève (Unige), a utilisé le Space Telescope Imaging Spectrograph (Stis), un instrument présent sur le télescope spatial de la Nasa et de l'ESA, pour mesurer la quantité de rayonnement ultraviolet que les exoplanètes de Trappist-1 peuvent recevoir en fonction du flux de l'étoile. Les conclusions tirées de ces mesures doivent toutefois être prises avec prudence car elles reposent sur plusieurs modélisations :

  • celle de l'histoire du système de Trappist-1 ;
  • celle de la perte d'eau sous l'effet du rayonnement UV.

et sur l'évaluation des masses des exoplanètes. Toujours est-il que, selon les chercheurs, certaines exoplanètes de Trappist-1 devraient bel et bien avoir perdu d'importantes quantités d'eau, mais d'autres pourraient en avoir gardées...

Trappist-1b et Trappist-1c, les deux exoplanètes les plus proches, auraient été particulièrement affectées et pourraient avoir perdu jusqu'à 20 fois la quantité d'eau présente dans les océans terrestres au cours des huit derniers milliards d'années de la vie de l'étoile. Les exoplanètes les plus éloignées, qui sont dans la zone habitable, en particulier Trappist-1e, f et g, devraient quant à elles avoir perdu beaucoup moins d'eau, ce qui rend plus crédibles les spéculations portant sur l'apparition de la vie sur ces astres.

Un optimisme très mesuré et prudent est cependant encore de rigueur et il devrait le rester longtemps. Comme le dit Vincent Bourrier : « Tandis que nos résultats suggèrent que les planètes les plus éloignées sont les meilleures candidates pour rechercher de l'eau avec le nouveau télescope spatial James-Webb, ils soulignent aussi la nécessité de réaliser des études théoriques et des observations complémentaires de toutes les longueurs d'onde, dans le but de déterminer la nature des planètes de Trappist-1 et leur potentiel d'habitabilité ».