Illustration d'une exoplanète tellurique similaire à la Terre. © Nasa, JPL-Caltech

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Exoplanètes : bientôt les premières cartes de planètes rocheuses ?

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Il n'est pas encore possible de voir la surface des exoplanètes découvertes dans notre galaxie mais des chercheurs réfléchissent aux moyens de reconstituer leurs topographies. Leurs premières simulations sont très prometteuses.

Voir à quoi ressemblent les planètes rocheuses découvertes autour d'autres soleils n'est malheureusement pas pour tout de suite. Pour cela, il va falloir attendre que le successeur d'Hubble, le JWST, soit mis en orbite (pas avant 2021) et que sur Terre, l'ELT (Extremely Large Telescope) ouvre son œil géant de près de 40 mètres de diamètre (vers 2024). Néanmoins, dresser les premières cartes de ces mondes lointains, situés à quelques années-lumière, pour les plus proches (Proxima b, Barnard b, etc.) ou des centaines, voire des milliers d'années-lumière pour beaucoup d'autres, ne sera pas aisé.

Au mieux, pourra-t-on apercevoir les effets indirects de leur topographie sur l'atmosphère qui les englobe. D'autant que dans un futur relativement proche, il devrait être possible de percer les mystères de ces dernières (du moins en partie). D'ailleurs, depuis une dizaine d'années, des exoplanètes géantes et gazeuses servent de cobaye.

En attendant de survoler la surface des exoplanètes découvertes comme si nous y étions (ça, c'est plutôt dans un futur lointain), des astronomes songent au moyen de dresser des cartes. Pourquoi ? Parce que « la topographie est l'expression des processus internes et externes d'un corps planétaire » précisent les auteurs de l'étude qui vient de paraître dans Monthly Notice of Royal Astronomical Society. Dans l'article, ils montrent qu'il est possible d'ébaucher la surface de planètes rocheuses ou d'astéroïdes de façon réaliste et cela même, en l'absence de certains paramètres.

Exemple de topographie synthétiques d’exoplanètes, sans présence d’océan (à gauche) ou avec un océan (à droite). © Landais, Schmidt et Lovejoy, 2019

Modéliser la topographie d’exoplanètes rocheuses

Pour réaliser leurs simulations, les chercheurs ont appliqué une approche multifractale -- qui est « une extension du modèle bien connu des fractales, popularisé par Benoît Mandelbrot », résume l'Institut national des sciences de l'univers, dans son communiqué --, la même qu'ils ont déduite de corps planétaires bien connus dans notre Système solaire comme Mercure, Mars, la Lune... En faisant varier les paramètres, leur modèle a livré à chaque fois des topographies proches de ce qui est observé (à une échelle supérieure à 10 km).

Résultat : « les corps générés ont une complexité remarquable et "ressemblent" à des corps réels, explique François Landais, du Laboratoire Géosciences Paris Sud et coauteur de l'étude. [Avec ce travail], nous montrons qu'en variant les paramètres du modèle, il est possible de générer des corps de type planète ou astéroïde avec le même modèle mathématique ».

Dans cette perspective, il serait donc possible de l'appliquer à des exoplanètes et de pallier ainsi certaines données manquantes afin d'évaluer les proportions de terres émergées et submergées, d'« étudier la géométrie des potentiels océans »... Des points importants car, selon l'étendue des océans (quand il y en a) et des terres, cela a des effets sur le climat de la planète et donc son habitabilité. « Les interfaces entre surface continentales et océans ont été suggérées comme essentielles pour l'apparition de la vie », rappelle l'Insu.

Voir les premiers exemples de topographie d’exoplanètes.

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