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La superterre Gliese 1214 b est bien un monde d'eau

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Découverte en 2009, l'exoplanète Gliese 1214 b suscitait des interrogations sur sa nature, les astrophysiciens hésitant entre une planète océan exotique et une sorte de supervénus couverte de nuages. Les observations réalisées à l'aide de la WFC3 de Hubble sont maintenant favorables à l'hypothèse d'une planète largement gazeuse avec une forte quantité d'eau dans son atmosphère.

Une comparaison de la taille de Neptune (à droite) avec la Terre (à gauche) et au centre GJ 1214 b. © Aldaron-Wikipédia

De même que nous avions sous-estimé la diversité des corps célestes dans notre Système solaire, nous ne nous rendons probablement pas encore compte de la diversité du monde des exoplanètes que nous commençons tout juste à explorer. Le cas de Gliese 1214 b (GJ 1214 b) en est probablement un bon exemple. On savait que cette planète, qui effectue son orbite en 38 heures autour d'une naine rouge située à environ 40 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Ophiuchus (le Serpentaire), possédait une atmosphère. Mais il était bien difficile d'en connaître la nature et plusieurs modèles ont été proposés.

Un article publié sur arxiv vient toutefois d'apporter des précisions. Les astrophysiciens y décrivent les résultats obtenus en utilisant la Wide Field Camera 3 (WFC3) du télescope Hubble pour analyser l'atmosphère de GJ 1214 b. Deux modèles semblent maintenant éliminés, celui faisant intervenir un cœur de glace entouré d'une atmosphère d'hydrogène atomique et d'hélium et celui proposant un cœur rocheux entouré d'une atmosphère d'hydrogène moléculaire.

Une vue d'artiste de GJ 1214 b orbitant très près de sa naine rouge. © Nasa, Esa et D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Une certitude : GJ 1214 b fait partie des superterres puisque son diamètre et sa masse sont respectivement d'environ 2,7 fois et 7 fois ceux de la Terre. Mais sa densité moyenne est faible puisqu'elle est estimée à 2 g/cm3. Pour mémoire, celle de la Terre est de 5,5 g/cm3.

On pouvait donc bien envisager qu'elle contienne beaucoup d'eau. Mais comme sa température de surface doit dépasser les 100 °C, cette eau, si sa présence était confirmée, ne pouvait être que dans un état exotique.

Une exoplanète dominée par l'eau

Pour le savoir, les chercheurs ont donc utilisé la Wide Field Camera 3 à l'occasion d'un transit planétaire pour mesurer les caractéristiques du rayonnement infrarouge traversant l'atmosphère de GJ 1214 b sur une large bande de fréquence. Une atmosphère qui ne serait pas composée majoritairement de vapeur d'eau serait plus transparente en infrarouge que dans la bande de la lumière visible.

Ce n'est pas ce que les astrophysiciens ont trouvé et il est maintenant probable que GJ 1214 b soit constituée d'un noyau de roches et de glaces entouré d'une atmosphère formée de 50 à 85 % de molécules d'eau. Il s'agirait donc d'une exoplanète s'étant formée initialement loin de son étoile, riche en glaces, qui aurait ensuite migré pour s'approcher de son soleil âgé d'environ 6 milliards d'années.

Il n'est pas interdit de penser qu'une partie de l'eau présente sur cette exoplanète se trouve sous forme de glace « chaude » dans une phase exotique ou encore formant peut-être une sorte d'océan supercritique étant données les conditions de températures et de pressions y régnant.

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