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La moitié de cette exoplanète serait couverte de volcans

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[EN VIDÉO] Interview : à la découverte des gigantesques volcans martiens  Mars est l'une des planètes les mieux connues du Système solaire. Elle abrite, principalement dans la région du Tharsis, des volcans démesurés. Futura-Sciences a rencontré Jacques-Marie Bardintzeff, docteur en volcanologie, afin qu’il nous parle de ces volcans gigantesques. 

Jusqu'à présent, les chercheurs n'avaient trouvé aucune preuve d'activité tectonique sur des planètes en dehors du système solaire. Cependant, une nouvelle étude montre que le matériau à l'intérieur de l'exoplanète LHS 3844 b s'écoule d'un hémisphère à l'autre et pourrait être responsable de nombreuses éruptions volcaniques d'un côté de la planète.

À l'heure actuelle, la Terre est la seule planète connue avec une tectonique des plaques active. Cependant, parmi les milliers d'exoplanètes connues, plus d'une a probablement aussi une activité tectonique. Sur Terre, la tectonique des plaques fait croître les montagnes et génère des séismes, mais c'est aussi une partie essentielle du cycle qui amène la matière de l'intérieur de la planète à la surface et à l'atmosphère, puis la ramène sous la croûte terrestre. La tectonique a donc une influence vitale sur les conditions qui rendent finalement la Terre habitable.

Une nouvelle étude (en libre accès sur arXiv), fruit d'une collaboration entre le Centre pour l'Espace et l'Habitabilité de l'université de Berne (Suisse), l'École polytechnique fédérale de Zurich (Suisse), l'université d'Oxford (Royaume-Uni) et le Pôle de recherche national PlanetS (Suisse), a maintenant permis de découvrir que le matériau à l'intérieur de la planète LHS 3844 b, située à 45 années-lumière de la Terre, s'écoule d'un hémisphère à l'autre et pourrait être responsable de nombreuses éruptions volcaniques d'un côté de la planète.

Vue d'artiste de la dynamique intérieure possible de la superterre LHS 3844 b. © Thibaut Roger

Mouvements d'un hémisphère à l'autre sur une planète extrême

LHS 3844 b est une planète 30 % plus grande que la Terre en diamètre, vraisemblablement rocheuse comme elle, mais probablement sans atmosphère. Cette dernière caractéristique est un avantage pour chercher de signes d'activité tectonique, généralement cachés par l'atmosphère. Par ailleurs, l'exoplanète fait le tour de son étoile, une naine rouge, en à peine plus de onze heures. En conséquence, un côté de la planète est tourné en permanence vers l'étoile, chauffé à près de 800 °C, tandis que l'autre face, en permanence dans la nuit, subit des températures pouvant descendre sous les −250 °C. « Nous pensions que ce contraste de température sévère pouvait affecter le flux de matière à l'intérieur de la planète », explique Tobias G. Meier, doctorant à Berne, membre de PlanetS, et premier auteur de l'étude.

Pour tester leur théorie, l'équipe a effectué des simulations informatiques avec différentes résistances de matériaux et sources de chaleur internes, telles que la chaleur du noyau de la planète et la désintégration d'éléments radioactifs, en tenant compte du grand contraste de température sur la surface. « La plupart des simulations ont montré qu'il n'y avait qu'un flux ascendant d'un côté de la planète et un flux descendant de l'autre. La matière s'écoulait donc d'un hémisphère à l'autre », commente Meier.

Cependant, la direction n'était pas toujours la même. « Étant donné ce à quoi nous sommes habitués sur Terre, on s'attendrait à ce que le matériau sur la face diurne, chaude, soit plus léger et donc s'écoule vers le haut et vice versa », explique Dan Bower, chercheur de l'Université de Berne et de PlanetS, également coauteur de l'étude. Pourtant, certaines simulations ont montré un flux dans la direction opposée. « Ce résultat initialement contre-intuitif est dû au changement de viscosité avec la température : le matériau froid est plus rigide et ne veut donc pas se plier, se casser ou s'enfoncer à l'intérieur. Le matériau chaud, cependant, est moins visqueux -- même la roche solide devient plus mobile lorsqu'elle est chauffée -- et peut facilement s'écouler vers l'intérieur de la planète », précise Bower. Dans tous les cas, ces résultats montrent comment une surface et un intérieur planétaires peuvent échanger de la matière dans des conditions très différentes de celles de la Terre.

Tobias G. Meier et Dan J. Bower. © Université de Berne

Un hémisphère volcanique

Des volcans actifs, on en connaît bien sûr sur Terre, mais aussi sur le satellite Io autour de Jupiter ainsi que vraisemblablement sur Vénus. Désormais, il faudra probablement ajouter LHS 3844 b à la liste. « Quel que soit le côté de la planète où le matériau monte, on s'attend à un volcanisme très actif de ce côté-là, souligne Bower. Des remontées profondes similaires sur Terre entraînent une activité volcanique à Hawaï et en Islande ». On peut donc s'attendre à un hémisphère avec d'innombrables volcans et l'autre avec presque aucun. Des observations plus détaillées, comme une carte de la température de surface à plus haute résolution qui pourrait indiquer un dégazage accru dû au volcanisme, ou la détection de gaz volcanique devraient permettre de vérifier les résultats des simulations.

  • LHS 3844 b est une superterre avec un hémisphère très chaud et l'autre glacé.
  • Des simulations montrent que le matériau à l'intérieur de cette exoplanète s'écoule d'un hémisphère à l'autre.
  • Ces mouvements pourraient être responsables de nombreuses éruptions volcaniques sur un hémisphère de la planète.
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