Un tiers des quelque 4.000 exoplanètes connues à ce jour seraient ce qu’on appelle des planètes-océans, des mondes où l’eau est présente dans une telle abondance qu’elle pourrait constituer jusqu’à la moitié de la masse totale de la planète. © Nasa

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Un tiers des exoplanètes seraient des planètes-océans

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L'eau, une ressource précieuse sur Terre, abonde dans l'univers. Tant et si bien qu'un tiers des exoplanètes seraient des mondes aquatiques. Une nouvelle recherche nous en apprend un peu plus sur la structure et les caractéristiques de ces mystérieuses planètes plus grosses que la Terre, dites « planètes-océans », inconnues dans notre système solaire.

Alors que le compteur des exoplanètes augmente inlassablement – il affiche 3.838 à l’heure où ces lignes sont écrites –, la question qui nous taraude tous est : à quoi peuvent-elles bien ressembler ? D’après Li Zeng, astronome à Harvard, et ses collègues, beaucoup d’entre elles pourraient bien faire pâlir de jalousie notre planète bleue. Leur analyse, présentée à la conférence internationale de Goldschmidt sur la géochimie en août et publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, montre en effet que les mondes riches en eau sont monnaie courante : jusqu’à 35 % des planètes seraient constituées à moitié d’eau ! Par comparaison, tous les océans de la Terre ne comptent que pour 0,023 % de sa masse totale.

« Réaliser que les planètes-océans sont si nombreuses était une immense surprise », confie Li Zeng dans un communiqué de presse. C’est une découverte enthousiasmante pour la recherche de planètes similaires à la nôtre et de vie extraterrestre. Avec une taille en général comprise entre 2 et 4 rayons terrestres (RT) et une masse environ 10 fois plus importante que celle de la Terre, ces planètes-océans se situent à la limite supérieure d'une catégorie d'exoplanètes appelées superterres, des planètes comprises entre 1 et 10 masses terrestres.

Des superterres riches en eau

Les chercheurs sont arrivés à la conclusion qu’un tiers des exoplanètes connues étaient des planètes-océans en développant un nouveau modèle sur leur structure interne. Celui-ci s’appuie sur les mesures de Kepler, pour les rayons des planètes, avec la prise en compte des révisions importantes apportées par la mission Gaia. Ces dernières ont récemment poussé les astronomes à revoir à la baisse le nombre d’exoterres, ces planètes d’une taille proche de la nôtre, découvertes par Kepler. Les informations sur la masse des exoplanètes proviennent d’observatoires terrestres.

Ce qui fait « la beauté de ce modèle », selon Li Zeng, c’est qu’il explique la relation entre la masse, le rayon et la composition des exoplanètes. Il indique que les planètes de petite taille, en l’occurrence celles dont le rayon est inférieur à 2 RT, sont rocheuses et pauvres en eau, tandis que celles de taille intermédiaire (entre 2 et 4 RT) sont riches en eau – ce sont les planètes-océans. Celles au-dessus de 4 RT sont riches en gaz. Au-delà de 10 RT, on a d’ailleurs typiquement affaire à des géantes gazeuses, majoritairement composées d’hydrogène et d’hélium.

Simulation d’une exoplanète recouverte d’un vaste océan d’eau liquide. © James Kelly, YouTube/Nasa Kepler Mission/Dana Berry

Les dimensions des planètes contraignent leur formation et leur structure interne. Ainsi, durant les premières étapes de leur naissance dans le disque protoplanétaire, « les planètes-océans se sont certainement formées d’une manière similaire aux cœurs des géantes gazeuses que l’on trouve dans notre système solaire (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) », relate Li Zeng. « Échouant à devenir des géantes gazeuses », elles auraient ensuite évolué différemment pour devenir des superterres riches en eau.

Cependant, le terme en français « planètes-océans », équivalent de l'anglais « water worlds », littéralement « mondes d'eau », est peut-être un peu trompeur. Car « c’est de l’eau, mais pas celle rencontrée communément sur Terre », prévient Li Zeng. « Leur température de surface oscille entre 200 et 500 °C. Leur surface pourrait être enveloppée d’une atmosphère constituée majoritairement de vapeur d’eau, avec une couche liquide en-dessous. Plus profondément, cette eau se transforme en glace sous haute pression. » En s’enfonçant encore plus à l’intérieur de ces planètes, on atteindrait pour finir le noyau rocheux solide.

Ainsi décrites, les planètes-océans apparaissent tout de suite beaucoup moins hospitalières. Pourtant, « la vie pourrait se développer dans des couches proches de la surface où la pression, la température et la composition chimique sont adéquates », estime Li Zeng. Ce type d’exoplanètes pourrait être « un des plus abondants dans notre Galaxie », observe-t-il. Lui et ses collègues s’attendent à ce que le satellite Tess, successeur de Kepler, en récolte une belle moisson.

  • 35 % des quelque 4.000 exoplanètes découvertes à ce jour seraient des mondes riches en eau, couramment appelés planètes-océans.
  • Ces planètes-océans sont des superterres dont la taille oscille entre 2 et 4 fois le rayon de la Terre.
  • Elles contiendraient jusqu’à 50 % d’eau, sous forme de vapeur dans leur atmosphère, d’un océan liquide en-dessous, puis de glace dans les entrailles de la planète.
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