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Les exoterres habitables devraient avoir une exogéologie surprenante

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L'exogéologie est pour le moment limitée aux planètes du Système solaire. Mais si l'on dispose un jour de moyens pour imager et analyser des caractéristiques des surfaces des exoterres les plus proches, on devrait avoir des surprises. Beaucoup seraient d'une composition minéralogique différente de la Terre, faisant d'elles des mondes exotiques, comme des planètes carbonées.

Vue réaliste d'une exoterre autour d'une naine rouge simulée à l'ordinateur. © Planetary Habitability Laboratory, UPR Arecibo, 2011

Il reste encore bien des choses à comprendre sur la formation des planètes. Il s'agit bien sûr d'un problème complexe de physique, mélangeant la mécanique céleste, l'hydrodynamique, la théorie cinétique des gaz et du transfert radiatif. Mais c'est aussi un problème de chimie, de cosmochimie en l'occurrence.

En effet, selon la composition chimique du nuage protoplanétaire où peuvent se former des planètes, la composition chimique moyenne des planètes rocheuses qui peuvent y naître variera. C'est d'ailleurs ce qui a été confirmé, numériquement du moins, par des simulations de formation de systèmes planétaires. Même si des exoterres de compositions voisines de celle de la Terre peuvent tout de même se former dans un nuage protoplanétaire différent de celui à l'origine du Système solaire, ce n'est pas la règle.

De fait, avertis de la diversité des systèmes planétaires mise en évidence par la découverte des exoplanètes comme 55 Cancri e ou la superIo Corot-7b, les théoriciens explorent depuis quelques années déjà des structures possibles pour des exoterres ou des superterres exotiques. On commence à avoir des preuves de la pertinence de leurs spéculations, avec par exemple la découverte d'une exoplanète carbonée.

Vue réaliste d'une exoplanète carbonée de la taille de Mars avec une atmosphère fine, synthétisée avec un ordinateur. © Planetary Habitability Laboratory, UPR Arecibo, 2011

Des astrophysiciens viennent de publier sur arxiv un article qui apporte de l'eau au moulin de leurs collègues. En effet, l'atmosphère d'une étoile garde une assez bonne mémoire de la composition chimique, avec des abondances isotopiques variées, du nuage protosolaire dont elle dérive. Selon les théoriciens, les rapports carbone/oxygène et magnésium/silicium d'un tel nuage sont les plus importants pour caractériser les types de minéraux qui vont constituer, dans les grandes lignes, les roches des exoplanètes qui peuvent se constituer. Le rapport C/O contrôlerait la répartition du silicium parmi les carbures et les oxydes alors que le rapport Mg/Si donnerait des informations sur la minéralogie des silicates pouvant se former.

Des exoterres avec un volcanisme exotique

De manière générale, on peut dire aussi que des différences d'abondance en éléments radioactifs et réfractaires devraient avoir des répercussions importantes sur le type de volcanisme existant sur de telles exoplanètes ainsi que sur le développement d'une possible tectonique des plaques. Des mondes riches en carbone pourraient probablement manifester un volcanisme à l'image de celui de Oldoinyo Lengaï, plus important.

Or, une étude détaillée des abondances de C, O, Mg et Si de 67 étoiles connues pour posséder au moins une exoplanète, et 270 autres n'en possédant apparemment pas, montre bel et bien des variations non négligeables de ces abondances parmi les étoiles. Elles sont en particulier différentes de celle de notre Soleil. Selon les chercheurs, beaucoup d'étoiles possédant des planètes exhibent un rapport Mg/Si plus faible que 1. Les planètes rocheuses y seraient donc moins riches en magnésium que la Terre, mais seraient riches en pyroxènes et feldspaths.

Même une exoterre située dans la zone d'habitabilité aurait donc de bonnes chances d'être très différente de notre planète. Si le mur de la vitesse de la lumière est un jour franchi, les exogéologues du futur auront de quoi faire...

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