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Une exoplanète défie les modèles planétologiques

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GJ 436b n'est située qu'à 33 années-lumière de la Terre et c'est une géante gazeuse. Elle secoue en ce moment le monde de la planétologie car elle semble dépourvue de méthane en contradiction avec les modèles actuels.

Une vue d'artiste de GJ 436b. Crédit : Nasa / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC/Caltech)

GJ 436b fait partie des Jupiter chauds, c'est-à-dire des exoplanètes dont l'orbite reste très proche de leur étoile. En l'occurrence, il suffit de 2,64 jours à cette géante gazeuse de la taille de Neptune pour boucler son orbite autour de la sienne, une naine rouge de type M plus froide que le Soleil et située dans la constellation du Lion.

Ce genre d'astre, faisant partie de la séquence principale du diagramme HR, a une masse inférieure à la moitié de celle du Soleil pour une température de surface d'au maximum 3.600 kelvins (K). L'étoile de ce type la plus connue est probablement Proxima du Centaure, la plus proche de nous. Ces étoiles sont peu lumineuses, présentant en général une luminosité ne dépassant pas 0,08 fois celle du Soleil.

GJ 436b tourne cependant si près de son étoile que sa température a été estimée à 800 K. Comme elle effectue un transit (elle passe entre son étoile et nous), elle est une cible de choix pour un télescope spatial comme Spitzer. Bien que celui-ci soit à court d'hélium depuis un bon moment, il peut encore réaliser des analyses spectroscopiques des atmosphères des exoplanètes de ce genre.

Surprise !

Alors que les lois de la thermochimie et les observations précédentes de la cosmochimie impliquaient qu'une géante gazeuse de ce type, avec une température inférieure à 1.000 K, doit être riche en méthane et pauvre en monoxyde de carbone (CO), comme c'est le cas pour les géantes de notre Système solaire, les observations menées dans 6 bandes de longueurs d'onde ne montrent pas de trace de méthane et, à l'inverse, une abondance de CO.

Les théoriciens sont perplexes. L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'Univers, sous forme gazeuse et en présence de molécules carbonées, les lois de la thermochimie à l'équilibre impliquent que l'hydrogène et le carbone doivent, en dessous de 1.000 K, réagir pour former une atmosphère dominée par le méthane.

Il semblerait que des réactions de déséquilibre thermochimique soient à l'œuvre, mais lesquelles ? Sur Terre, l'oxygène moléculaire de l'atmosphère ne devrait ainsi pas exister en grande quantité mais la vie se charge de ce genre de réactions de déséquilibre.

Une fois de plus, l'Univers surprend les planétologues en défiant les modèles les plus raisonnables bâtis à partir des observations dans le Système solaire.

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