Aujourd’hui, nous en savons plus que 5 000 exoplanètes: planètes extérieures à notre système solaire qui gravitent autour d’autres étoiles. Tandis que les efforts visant à découvrir de nouveaux mondes se poursuivent, nous en apprenons progressivement davantage sur les exoplanètes que nous avons déjà détectées : leur taille, de quoi elles sont constituées et si elles ont une atmosphère.
Notre équipe a maintenant fourni des preuves provisoires d’un soufre-une atmosphère riche sur un monde 1,5 fois plus grand que Terre et situé à 35 années-lumière. Si cela est confirmé, ce serait la plus petite exoplanète connue avec une atmosphère. La présence potentielle des gaz dioxyde de soufre (SO₂) et sulfure d’hydrogène (H₂S) dans cette atmosphère, une allusion à un mélange fondu ou volcanique surface.
Dans notre système solaire, nous avons deux catégories distinctes de planètes : les petites planètes rocheuses, dont la Terre et Mars, et les géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne. Cependant, les exoplanètes couvrent un large spectre de tailles. Notre système solaire ne dispose pas d’une planète dont la taille se situe entre la Terre et Neptune, mais il s’avère que c’est le type de planète le plus courant que nous ayons vu autour d’autres étoiles de notre galaxie.
Ceux qui sont plus proches de la taille de Neptune sont appelés sous-Neptune et ceux qui sont plus proches de la taille de la Terre sont appelés super-Terres. L 98-59 d est une super-Terre, légèrement plus grande et plus lourde que la Terre. La composition des atmosphères de ces planètes est encore une question ouverte, que nous commençons seulement à explorer avec le Télescope spatial James Webb (JWST), lancé en 2021.
L 98-59 d était découvert en 2019 avec la Nasa Télescope spatial Tess. La plupart des exoplanètes, dont L 98-59 d, ont été détectées grâce au « méthode de transit ». Cela mesure les minuscules baisses de lumière des étoiles lorsque la planète passe devant l’étoile. Cette baisse est plus prononcée pour les planètes plus grandes et nous permet de déterminer la taille d’une planète.
Même JWST ne peut pas séparer ces minuscules planètes de leurs étoiles hôtes, car elles gravitent trop près de leurs étoiles. Mais il existe un moyen de « voir » l’atmosphère de la planète à partir de cette lumière intriquée. Lorsqu’une planète passe devant son étoile, une partie de la lumière stellaire filtre à travers l’atmosphère de la planète, frappant les molécules de gaz ou les atomes qui y sont présents, avant de parvenir jusqu’à nous sur Terre.
Chaque gaz modifie la lumière à sa manière. De la lumière que nous recevons de ce système stellaire, nous pouvons déduire quelle pourrait être la composition de cette atmosphère. Ceci s’appelle spectroscopie de transmissionune technique éprouvée qui a déjà été utilisée pour confirmer la présence de CO₂ dans l’atmosphère d’une exoplanète.
Je fais partie d’une équipe internationale de scientifiques qui ont utilisé JWST pour observer un transit de L 98-59 d à travers le disque de son étoile hôte. Nous avons ensuite obtenu le spectre de transmission du atmosphère de l’exoplanète à partir de ces observations. Ce spectre faisait allusion à la présence possible d’un atmosphère remplie de dioxyde de soufre et de sulfure d’hydrogène.
Cette découverte est surprenante, car elle contraste fortement avec les atmosphères des planètes rocheuses de notre propre système solaire, où la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone sont beaucoup plus répandus. L’atmosphère terrestre, par exemple, est riche en azote et en oxygène, avec des traces de vapeur d’eau. Pendant ce temps, Vénus a une atmosphère épaisse dominé par le dioxyde de carbone. Même Mars a une fine atmosphère dominé par le dioxyde de carbone.
Nous avons ensuite utilisé des modèles informatiques qui intègrent notre compréhension de atmosphères planétaires et la lumière provenant de L 98-59 d pour donner une image potentielle de la composition de l’atmosphère de cette planète. L’absence de gaz courants tels que le dioxyde de carbone et la présence de SO₂ et de H₂S suggèrent une atmosphère façonnée par des processus totalement différents de ceux que nous connaissons dans notre système solaire. Cela fait allusion à des conditions uniques et extrêmes sur L 98-59 d, comme une surface en fusion ou volcanique.
Des observations supplémentaires seront nécessaires pour confirmer la présence de ces gaz. Les observations du JWST avaient déjà repéré signes de SO₂ sur une exoplanète, mais il s’agissait d’une géante gazeuse, pas d’un monde potentiellement rocheux comme L 98-59 d.
Des exo-volcans ?
La présence potentielle de SO₂ et H₂S soulève des questions sur leur origine. Une possibilité explosive est le volcanisme provoqué par chauffage par maréeun peu comme ce qu’on observe sur Io, la lune de Jupiter. L’attraction gravitationnelle de l’étoile hôte sur cette planète l’étire et la serre au fur et à mesure de son orbite. Ce mouvement peut réchauffer le centre de la planète, faire fondre ses entrailles et produire des éruptions volcaniques extrêmes, voire même des océans de magma.
Combinée à sa proximité avec l’étoile (une année sur cette planète équivaut à sept jours et demi terrestres), des températures véritablement infernales peuvent être atteintes à la surface. Si de futures observations confirment la présence d’une telle atmosphère, ce serait non seulement la plus petite exoplanète à avoir une atmosphère détectée, mais aussi une étape cruciale vers la compréhension de la nature de ces planètes.
La détection des atmosphères sur de petites planètes rocheuses est exceptionnellement difficile, car les planètes sont très petites par rapport aux étoiles hôtes, et aussi parce que le rayonnement intense de leurs étoiles hôtes détruit souvent l’atmosphère. Ces observations, bien que séduisantes, ne proviennent que d’un seul transit. Cela signifie que le bruit instrumental et d’autres facteurs nous empêchent de formuler des affirmations statistiquement solides. Les futures observations du JWST seront essentielles pour confirmer ou réfuter notre analyse.
L 98-59 d n’est peut-être pas candidate à la vie telle que nous la connaissons, mais l’étude de son atmosphère sulfureuse et de son volcanisme potentiel fournit des informations précieuses sur les mondes entourant d’autres étoiles. Des mondes extrêmes comme ceux-ci nous aident à comprendre la diversité de l’évolution planétaire à travers la galaxie.
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