Hubble a détecté de la vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une planète un peu plus grande que la Terre !

Cela fait presque 30 ans que l'on a découvert la première exoplanète autour d’une étoile sur la fameuse séquence principale. Nous en connaissons des milliers maintenant et, avec le James-Webb, nous espérons faire des découvertes importantes en ce qui concerne la composition des atmosphèresatmosphères de ces exoplanètes quand elles en ont. Bien évidemment, dans un futur proche, on espère détecter de cette façon des biosignatures mais ce ne sera pas facile tant la notion de biosignature elle-même ne va pas de soi. En effet, comment être certain que la composition de certaines atmosphères est bien influencée par des formes de vie et non pas par des processus purement abiogéniques comme disent les exobiologistes dans leur jargon ?

En attendant, on continue à faire des découvertes intéressantes en ce qui concerne les exoplanètes comme vient de le montrer un groupe de chercheurs mené par des astronomesastronomes canadiens et qui ont utilisé le télescope spatial Hubble pour déterminer lors de transits planétairestransits planétaires une partie de la composition de l'atmosphère d'une planète dont le rayon est d'environ deux fois celui de la Terre, ce qui la place dans la catégorie des sous-NeptunesNeptunes.

Pour mémoire rappelons que les super-Terressuper-Terres ont des masses comprises entre une et dix fois celle de la Terre alors qu'un sous-Neptune est une planète dont le rayon est plus petit que Neptune quand bien même sa masse serait supérieure. Enfin, une mini-Neptune est une planète moins massive que Neptune mais ressemblant à Neptune dans la mesure où elle possède une épaisse atmosphère d'hydrogène et d'hélium.

Dans le cas présent, la sous-Neptune observée avec Hubble s'appelle GJ 9827 d. Comme son nom l'indique, elle fait partie d'un système planétaire autour de l'étoileétoile GJ 9827, une naine rougenaine rouge à 97 années-lumièreannées-lumière du SoleilSoleil dans la constellationconstellation des PoissonsPoissons. Elle porteporte le numéro 9827 dans le catalogue Gliese-Jahreiss (du nom des astronomes Wilhelm Gliese et Hartmut Jahreiss) qui tente de lister toutes les étoiles à une distance en deçà de 25 parsecsparsecs de la Terre.

Une atmosphère quasiment composée de vapeur d'eau ?

Comme l'explique un article publié dans The Astrophysical Journal Letters et que l'on peut trouver en accès libre sur arXiv, ainsi qu'un communiqué de l’Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes, GJ 9827 d pourrait être un exemple d'un nouveau type de planète dont l'atmosphère serait composée principalement de vapeur d'eau.

C'est la conclusion à laquelle sont arrivés les membres de l'équipe menée par des scientifiques de l'Université de Montréal et que commentent, dans ce communiqué Björn Benneke, membre de l'équipe de recherche, professeur d'astrophysiqueastrophysique à l'UdeM et Pierre-Alexis Roy, étudiant de Björn Benneke et auteur principal de l'étude.

Pour découvrir la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère de GJ 9827 d, le télescope a été utilisé pendant trois ans afin de surprendre 11 transits de l'exoplanète devant son étoile. La lumière traversant l'atmosphère de GJ 9827 d trahissait alors des raies d'absorptionabsorption, des sortes de codes barres des composés chimiques présents et que l'on peut détecter avec les instruments de Hubble.

Précisons tout de suite que, même si GJ 9827 d a un rayon de l'ordre du double de celui de la Terre, elle orbiteorbite en seulement 6,2 jours comme on le sait depuis sa découverte en 2017 par le défunt télescope spatial Kepler de la NasaNasa. L'atmosphère de l'exoplanète est donc surchauffée avec une température moyenne évaluée à 430 °C, de l'ordre de celle de l'enfer vénusien.

Une Mini-Neptune qui aurait migré ?

La découverte est décrite en ces termes par Björn Benneke : « Il s'agirait de la première fois que nous pouvons démontrer directement, grâce à une détection atmosphérique, que des planètes avec une atmosphère riche en eau existent autour d'autres étoiles. Voilà qui constitue une étape importante pour mieux comprendre la diversité des atmosphères des planètes rocheusesplanètes rocheuses ».

Toutefois, les astrophysiciensastrophysiciens ne savent pas encore si l'atmosphère de GJ 9827 d contient une petite quantité de vapeur d'eau dans une atmosphère étendue, riche en hydrogène, ou si elle est principalement constituée d'eau, l'hydrogène ou l'hélium, plus légers, ayant quitté l'attraction de la planète depuis un moment déjà, comme le ferait la vapeur d'un liquideliquide chauffé, dans le cas présent les gazgaz de l'atmosphère de l'exoplanète par le rayonnement de la naine rouge.

L'incertitude est là aussi concernant deux scénarios possibles pour l'origine de GJ 9827 d.

Dans le premier avec une atmosphère riche en eau, l'exoplanète ressemblait à une Neptune initialement avec un fort contenu en glace entouré par une atmosphère d'hydrogène et d'hélium. Elle aurait ensuite migré, ce qui aurait conduit à l'évaporation de l'atmosphère initiale et à la fontefonte de la glace. Dans ce cas pour Björn Benneke, « il se pourrait fort bien que la planète GJ 9827 d se compose à moitié d'eau et à moitié de roche : un petit noyau de roche entouré d'une épaisse couche de vapeur d'eau ».

Dans le second, il n'y aurait que des traces de vapeur d'eau dans l'atmosphère de GJ 9827 d car elle se serait formée proche de son étoile et donc avec un contenu faible en eau.

« Jusqu'à présent, nous n'avions pas été en mesure de déceler directement l'atmosphère d'une si petite planètepetite planète. Nous parvenons lentement à réussir ce défi technique. À mesure que nous étudions des planètes de plus en plus petites, on s'attend à trouver des mondes dépourvus d'hydrogène, qui ont des atmosphères similaires à celle de VénusVénus, dominée par le dioxyde de carbonedioxyde de carbone », conclut Björn Benneke.

Bien évidemment, le James-Webb va participer à ces recherches.