Les exoterres habitables devraient avoir une exogéologie surprenante

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

En effet, selon la composition chimique du nuagenuage protoplanétaire où peuvent se former des planètes, la composition chimique moyenne des planètes rocheusesplanètes 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 exoterresexoterres de compositions voisines de celle de la TerreTerre peuvent tout de même se former dans un nuage protoplanétaire différent de celui à l'origine du Système solaireSystème 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 superterressuperterres 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 astrophysiciensastrophysiciens viennent de publier sur arxiv un article qui apporte de l'eau au moulin de leurs collègues. En effet, l'atmosphèreatmosphère d'une étoileétoile 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 minérauxminéraux qui vont constituer, dans les grandes lignes, les roches des exoplanètesexoplanètes qui peuvent se constituer. Le rapport C/O contrôlerait la répartition du siliciumsilicium parmi les carburescarbures et les oxydes alors que le rapport Mg/Si donnerait des informations sur la minéralogie des silicatessilicates 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 réfractairesréfractaires devraient avoir des répercussions importantes sur le type de volcanismevolcanisme existant sur de telles exoplanètes ainsi que sur le développement d'une possible tectonique des plaquestectonique des plaques. Des mondes riches en carbonecarbone 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 SoleilSoleil. 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 magnésiummagnésium que la Terre, mais seraient riches en pyroxènes et feldspathsfeldspaths.

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