De la vapeur d’eau détectée sur K2-18b, une exoplanète habitable ?
— Actualités du 17 septembre 2019 —
Parmi les 4000 planètes découvertes en dehors du système solaire, la grande majorité est complètement hostile à la vie. Qu’elles soient trop massives, trop près ou trop éloignées de leur étoile, on imagine difficilement comment de l’eau liquide et donc potentiellement de la vie pourrait y trouver refuge. Il existe cependant un petit catalogue de planètes dont les conditions sont certainement plus clémentes. K2-18b est l’une d’entre elles. Située à environ 120 années-lumière de chez nous, elles évoluent dans la zone habitable d’une naine rouge. Elle est environ huit fois plus massive que la Terre et très probablement en rotation synchrone avec son étoile, c’est-à-dire qu’elle lui présente toujours la même face, comme la Lune avec la Terre.
Ce n’est donc pas le meilleur candidat que nous connaissons dans la recherche d’une jumelle de notre planète, mais K2-18b vient tout de même de devenir la star des exoplanètes. Après une double annonce tombée le 10 et le 11 septembre, deux équipes qui travaillent sur les mêmes données d’observation ont annoncé presque simultanément la découverte de vapeur d’eau dans l’atmosphère de cette exoplanète. De l’H2O serait en plus présent en grande quantité, avec certainement des nuages et des pluies.
Ce n’est pas la première fois que de la vapeur d’eau est détectée dans l’atmosphère d’une exoplanète, mais les découvertes précédentes concernaient des géantes gazeuses. K2-18b est une planète beaucoup moins massive. Son cycle de l’eau peut donc en partie ressembler à ce qu’on connaît sur Terre. Il ne faut pas pour autant s’imaginer des mers tranquilles et des prairies verdoyantes. K2-18b est très différente de notre planète. Son atmosphère est très dense, atteignant certainement plusieurs millions de bars de pression.
Nous ne sommes même pas sûrs qu’elle possède un cœur rocheux. Si elle en possède un, le cœur est entouré d’une épaisse couche d’hydrogène parcouru de vapeur d’eau. Il n’y a donc pas de surface sur laquelle mers ou océans pourraient se former. Si on ajoute à cela que les journées ou les nuits sont permanentes, ce n’est pas idyllique. Mais il est toujours possible qu’une forme de vie primitive puisse se développer dans de telles conditions, mais ce sera très dur a confirmé à 120 années-lumière de distance.
La découverte de vapeur d’eau dans l’atmosphère d’une exoplanète si petite est cependant très encourageante. Cette observation a été possible grâce au télescope spatial Hubble qui a enregistré 8 transits de l’exoplanète passant devant son étoile entre 2016 et 2017. Une partie de la lumière de l’étoile a traversé l’atmosphère de K2-18b avant de rebondir sur le miroir du télescope spatial. Cette lumière contient la trace des éléments chimiques qu’elle a rencontré. Il laisse en effet des raies d’absorption dans son spectre. La même technique pourrait être employée pour étudier des exoplanètes encore plus petites, potentiellement de la taille de la Terre.
Pour cela, il faut disposer d’un miroir plus grand, celui du télescope spatial James Webb par exemple. Le futur grand télescope spatial pourra se rôder à cette technique en poursuivant les observations de K2-18b. Ce sera peut-être l’occasion de découvrir d’autres gaz atmosphériques et ainsi de comprendre un peu mieux ce type de planète qui n’existe pas dans le système solaire. L’annonce qu’on attend tous est évidemment celle de la découverte d’eau dans l’atmosphère d’une exoplanète rocheuse située dans la zone habitable de son étoile. Restons optimistes cela aura peut-être lieu dans la prochaine décennie.
A la recherche d’une exoplanète habitable plus accueillante que la Terre
— Actualités du 3 septembre 2019 —
Dans notre recherche d’exoplanètes habitables, on a un référent absolu, celui qu’on connaît le mieux, c’est-à-dire la Terre. On s’efforce donc de découvrir des planètes de taille et de masse comparables à la Terre, avec un intérêt tout particulier pour les exoplanètes qui ont le plus de chances d’offrir les mêmes conditions de température, d’atmosphère de composition chimique. Cette approche est intelligente car de cette façon on pense pouvoir découvrir la vie. Si on réussissait à trouver une jumelle parfaite de notre planète, à défaut d’être habitée elle serait au moins habitable.
Mais la Terre est-elle vraiment le référent absolu dans la recherche de la vie ou bien certaines planètes avec des conditions légèrement différentes pourraient-elles être encore plus fertiles ? C’est la question que s’est posée un groupe de chercheurs sponsorisé par la NASA. Ils ont essayé de déterminer les paramètres idéaux pour l’émergence de la vie telle qu’on la connaît. Etonnamment, le résultat est un type de planète assez différent de la nôtre.
Au coeur des questions d’habitabilité d’une exoplanète, il y a l’eau liquide et les océans. Les océans seraient dans l’idéal un peu différents de ceux de la Terre. Pour se nourrir, une vie primitive a besoin de la lumière de son étoile qu’on peut trouver près de la surface et de sédiments marins qu’on trouve plutôt au fond des océans. Les courants marins qui brassent les sédiments et les ramènent vers la surface sont donc essentiels pour réunir toutes les bonnes conditions au bon endroit. Sur Terre, ces phénomènes de remontées d’eaux chargées en nutriments ont lieu essentiellement près des côtes.
En partant d’exoplanètes connues, l’équipe de chercheurs a réalisé plus de 4000 simulations pour déterminer si certaines conditions pouvaient amener à des phénomènes de remontées d’eau encore plus importants que sur Terre. Et la réponse est oui. Les meilleurs résultats apparaissent pour les planètes qui possèdent beaucoup d’eau, une atmosphère épaisse, des continents et des journées très longues. C’est ce petit détail qui manque à la Terre pour arriver au top du classement des planètes habitables.
Typiquement, si Vénus a un jour eu des océans et des continents, avec ses journées de 217 jours terrestres elle offrait des conditions quasi-parfaites pour la vie. Bien entendu, ce n’est qu’un modèle et il est pertinent essentiellement pour une vie marine primitive reposant sur la photosynthèse. D’autres conditions sont probablement nécessaire pour permettre à cette vie de se complexifier et pourquoi pas d’évoluer vers une vie intelligente.
Les résultats de ces travaux donnent tout de même quelques pistes supplémentaires dans la recherche d’exoplanètes habitables. Les conditions évoquées ci-dessus sont indétectables avec les moyens actuels qu’ont les astronomes. On peut cependant espérer que la prochaine génération de télescopes spatiaux et terrestres va commencer à nous livrer quelques indices sur les atmosphères d’exoplanètes de taille terrestre.
Comme on a pu l’observer sur Terre, les océans et l’atmosphère intéragissent de façon très étroite. On pourra donc peut-être découvrir dans ces atmosphères des marqueurs chimiques donnant quelques indices sur l’éventuelle présence d’un océan et les conditions qui le régissent. Avec ces maigres informations, on pourra alors optimiser le design de la génération suivante de télescopes. C’est un processus long et fastidieux mais qui nous mènera peut être un jour à la conclusion irrévocable que nous ne sommes pas seuls dans l’univers.
Image by NASA/Ames/JPL-Caltech [Public domain]
Sources
