Il existe de mystérieuses « super-Terres » dans toute la galaxie

« Ce sont en effet des planètes très excitantes. »

Notre système solaire est particulier.

Oui, il existe des mondes étranges : des lunes abritant des océans, un orbe désertique qui regorgeait autrefois d’eau et, bien sûr, une planète débordant de vie étrange et tentaculaire. Pourtant, notre quartier cosmique est aussi inhabituel pour ce qu’il n’a pas.

C’est un âge d’or dans la découverte de mondes au-delà de notre système solaire, appelés exoplanètes. La NASA a confirmé plus de 5 000 de ces planètes. Parmi les plus répandus se trouve une classe de mondes surnommés « super-Terres ». Ce sont des mondes de 30 à 70 % plus grands que la Terre. Ils peuvent être rocheux (comme la Terre) ou composés en grande partie de gaz épais et tourbillonnants. Ou les deux. Environ un tiers des exoplanètes découvertes jusqu’à présent sont des super-Terres, ce qui signifie qu’elles sont terriblement courantes dans d’autres systèmes solaires.

Les mathématiques au dos de l’enveloppe sont convaincantes. Il y a probablement plus d’un billion d’exoplanètes dans notre seule galaxie de la Voie lactée. Donc, pour autant que nous sachions, l’univers doit regorger de super-Terres – et certaines d’entre elles peuvent être habitables, ce qui signifie qu’elles abritent des conditions qui pourraient soutenir la vie, si elle existe là-bas.

« Ce sont en effet des planètes très excitantes », a déclaré Renyu Hu, chercheur sur les exoplanètes au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Indigo Buzz.

En 2022, par exemple, la NASA a annoncé la découverte de la planète LP 890-9 c. Il vérifie beaucoup de cases pour l’habitabilité potentielle. Il est rocheux, environ 40% plus grand que la Terre, et orbite dans la « zone habitable » de son système solaire, c’est-à-dire une région où l’eau liquide pourrait exister, bien que ce soit un monde plus froid que la Terre. Mais ce que c’est là-bas reste largement insaisissable.

Qu’y a-t-il dans son atmosphère ? Y a-t-il des super-Terres vraiment comme la Terre ? « Nous ne savons pas grand-chose sur les super-Terres, car nous n’en avons pas dans notre système solaire », a déclaré Chris Impey, professeur d’astronomie à l’Université de l’Arizona, à Indigo Buzz.

« Ce sont en effet des planètes très excitantes. »

Une autre super-Terre découverte en 2022 pourrait contenir un océan plusieurs fois plus grand que la Terre. Heureusement, les télescopes géants nouveaux et à venir permettront aux scientifiques de scruter les atmosphères de ces mondes mystérieux et lointains.

Révéler de mystérieuses super-Terres

Trouver de nouveaux mondes est difficile. Les télescopes spécialisés comme le télescope spatial TESS de la NASA doivent regarder les étoiles et rechercher des changements infimes dans leur luminosité. Une étoile qui s’assombrit pourrait signifier qu’une planète est passée devant l’étoile, ce qui pourrait conduire à la découverte d’un nouveau monde. TESS a trouvé plus de 240 planètes confirmées à ce jourainsi que des milliers d’autres candidats.

Une fois les exoplanètes découvertes, les astronomes peuvent regarder plus profondément. Aujourd’hui, le télescope spatial James Webb, le télescope spatial le plus puissant jamais déployé, est équipé d’instruments capables de détecter la composition des atmosphères d’exoplanètes. La Terre, par exemple, contient des quantités importantes d’azote et d’oxygène, ainsi que des traces de gaz comme le dioxyde de carbone (bien que ce dioxyde de carbone ait une influence capitale sur le climat).

Mais même la planète la plus proche est à des milliards de kilomètres. Comment un télescope peut-il déduire ce qui se passe sur une super-Terre aussi lointaine ? Encore une fois, les astronomes comptent sur la lumière des étoiles. Lorsqu’une planète transite devant une étoile, la lumière passe à travers l’atmosphère de l’exoplanète, à travers l’espace et finalement dans des instruments appelés spectrographes à bord du télescope Webb. Ce sont essentiellement des prismes de haute technologie, qui séparent la lumière en un arc-en-ciel de couleurs. Voici le gros truc : certaines molécules dans l’atmosphère absorbent des types spécifiques, ou des couleurs, de lumière. Donc, si cette couleur n’apparaît pas dans le spectre des couleurs observées par un spectrographe Webb, cela signifie qu’elle a été absorbée (ou « consommée » par) l’atmosphère de l’exoplanète. En d’autres termes, cet élément est présent dans le ciel de cette planète.

Les astronomes aimeraient pointer Webb à la super-Terre discutée ci-dessus, LP 890-9 c. Il tient la promesse d’être un monde habitable.

Il est important de noter que Webb recevra une aide indispensable pour la recherche d’exoplanètes plus tard cette décennie. A noter, le bien nommé « Extremely Large Telescope » étant construit dans le désert chilien profondément sombre collectera également la lumière traversant les atmosphères d’exoplanètes. Son miroir principal mesure plus de 127 pieds de large, permettant même à l’instrument de prendre des photos de certaines exoplanètes. « L’ELT va révolutionner l’étude des planètes en dehors de notre système solaire », écrit l’Observatoire européen australla collaboration astronomique de l’Europe dans l’hémisphère sud.

Bien que nous en sachions plus sur les super-Terres dans les décennies à venir, beaucoup resteront insaisissables. Nous sommes intrinsèquement limités par notre adresse dans le cosmos. Le télescope Webb, par exemple, ne peut voir que les atmosphères d’exoplanètes qu’il peut voir transiter devant leurs étoiles. Webb a besoin de l’angle parfait pour voir cela se produire, mais nos télescopes ne sont pas souvent au bon angle. Le transit d’une planète typique autour du type d’étoile le plus courant de notre galaxie (appelée naine rouge) n’a que deux pour cent de chances d’être détectable, a expliqué Ravi Kumar Kopparapu, chercheur sur les exoplanètes au Goddard Space Flight Center de la NASA.

La planète la plus proche de nous, Proxima Centauri b, est une super-Terre découverte en 2016. Son existence est connue grâce à la détection des légères oscillations de son étoile, qui sont causés par les tractions et les remorqueurs de Proxima Centauri b. Mais aucun de nos télescopes actuels n’est positionné pour capter la lumière de son atmosphère. Une grande partie de la planète reste mystérieuse pour nous, même si elle est profondément proche, cosmiquement parlant.

« Nous ne pouvons pas en savoir grand-chose tant que nous n’aurons pas de télescopes plus puissants », a déclaré Kopparapu à Indigo Buzz.

La vie sur des mondes habitables ?

Certaines super-Terres pourraient-elles vraiment être habitables, ce qui signifie que la vie pourrait potentiellement y habiter ? « C’est l’une des questions fondamentales que nous voulons savoir », a déclaré Kopparapu.

Mais si une super-Terre est effectivement habitable, cela ne veut pas dire qu’il y a de la vie là-bas. Pas presque. « Une planète habitable peut être habitable mais pas habitée », a souligné Kopparapu.

Impey, de l’Université de l’Arizona, soupçonne qu’il existe un certain nombre de super-Terres habitables. Pourquoi? Ils ont des masses plus grandes que la Terre, ce qui leur donne de meilleures chances de conserver une atmosphère épaisse qui les protège des rayonnements nocifs et des rayons UV, a-t-il noté. Les super-terres peuvent également conserver des primes d’eau. « L’eau n’est pas un ingrédient rare dans le cosmos », a ajouté Impey.

« La nature peut nous tromper de différentes manières. »

Hu de la NASA s’intéresse particulièrement aux super-Terres « froides ». Cela ne signifie pas qu’ils sont des boules de neige. Cela signifie qu’elles ne sont pas brûlées par des orbites proches autour de leur étoile (de nombreuses exoplanètes sont découvertes à proximité de leurs étoiles, comme TRAPPIST-1b, qui peut être rocheux, mais fait le tour de son étoile en seulement 1,5 jours). « Il y en a quelques-uns qui ont probablement des températures de surface comparables à celles de la Terre », a déclaré Hu. « Ils nous offrent les bonnes conditions physiques pour rechercher une habitabilité potentielle. »

À l’inverse, certaines exoplanètes peuvent avoir des atmosphères de vapeur, a expliqué Kopparapu. Des climats torrides auraient pu évaporer cette eau de la surface. Un tel monde est en effet chaud, mais peut-être que la vie pourrait habiter certaines régions, ou des lieux souterrains, sur ou dans la surface rocheuse de la planète. Après tout, la vie sur Terre prospère dans des environnements étouffants autour des cheminées volcaniques sous-marines et dans les piscines thermales du parc national de Yellowstone..

Cependant, identifier la vie sur une super-Terre lointaine est une histoire différente et profondément stimulante. En effet, nous pouvons voyager dans des endroits reculés de la Terre et trouver la vie florissante dans des endroits extrêmes, tels que des organismes vivant profondément sous la glace de l’Antarctique.. « Mais pour les exoplanètes, nous ne pouvons pas faire cela », a déclaré Kopparapu.

À des billions et des billions de kilomètres (de nombreuses années-lumière), une abondance de preuves doit être réunie pour étayer toute affirmation selon laquelle une super-Terre contient probablement de la vie. Le contexte est la clé, a expliqué Kopparapu. La planète est-elle exposée à des radiations dangereuses ? Y a-t-il suffisamment de données, provenant de télescopes, pour créer une simulation informatique de l’environnement de la planète ? Existe-t-il des moyens alternatifs, au-delà de la vie, d’expliquer comment certains gaz, comme le méthane, ont pu être produits ?

« Nous devons être très prudents », a souligné Kopparapu. « La nature peut nous tromper de différentes manières. »

Même sur la planète la plus proche de la Terre, Vénus, il y a eu un débat scientifique animé ces dernières années sur la question de savoir si de petites quantités d’un gaz, la phosphine, pourraient être un indice de vie dans l’atmosphère vénusienne. Puis en 2021, les astronomes ont conclu que le gaz n’était probablement même pas présent sur Vénus. La preuve de la vie extraterrestre est difficile à vendre, même dans notre propre système solaire.

Dans la recherche de l’habitabilité sur les super-Terres, les astronomes pourraient finalement découvrir que peu sont réellement comme la Terre. Peut-être qu’ils sont dominés par différents gaz ou qu’ils n’ont pas de terres rocheuses dépassant des océans d’eau. Et serait-ce une si mauvaise chose ?

« Je serais déçu s’ils ressemblent à la Terre », a déclaré Kopparapu. « Nous voulons explorer de nouveaux mondes étranges. »