L’exoplanète K2-18b

par **Mhz** Dim 29 Sep - 14:52

L’exoplanète K2-18b pourrait abriter des formes de vie extraterrestre
De nouvelles observations ont révélé la présence de molécules carbonées, comme le méthane et le dioxyde de carbone. L’abondance de ces gaz et l’absence d’ammoniaque pourraient être des indices de la présence d’un océan sous l’atmosphère de l’exoplanète.

Les observations récentes réalisées par le télescope spatial James Webb ont permis d’obtenir de nouveaux éléments sur l’atmosphère d’une planète éloignée appelée K2-18b. Après analyse, une équipe européenne de chercheurs a pu confirmer que celle-ci était composée de méthane et de dioxyde de carbone en quantité, mais de très peu d’ammoniaque, ce qui laisse penser que K2-18b pourrait être un type de planète océanique.

Cette exoplanète se trouve à une distance correcte de son étoile pour que la vie y soit possible. Et selon une nouvelle analyse, son atmosphère contiendrait un autre composé produit par les formes de vie sur Terre, le sulfure de diméthyle. Des observations plus poussées seront nécessaires pour déterminer si sa présence est bien avérée. Si tel est le cas, il faudra ensuite exclure que le gaz n’est pas produit par des sources non vivantes.

Même si K2-18b n’abrite pas la vie, elle nous ouvre les yeux sur une toute nouvelle catégorie de planètes plus grosses que la Terre, mais plus petites que Neptune. Nikku Madhusudhan, astronome à l’université de Cambridge et auteur principal de l’étude qui a annoncé les résultats de l’analyse, théorisait jusqu’alors que de telles planètes pouvaient abriter des océans liquides sous leur atmosphère.

Il se rappelle avoir vu les données indiquant la présence d’hydrogène et celles encore plus révélatrices de la présence de méthane et de l’absence d’ammoniaque. D’après l’étude, une planète de la taille de K2-18b ne pourrait afficher un tel ratio de gaz que si son atmosphère interagit avec de l’eau en surface.

« Cela fait 10 ans que nous cherchons du méthane dans ces atmosphères à basse température et nous l’avons trouvé au premier passage. C’était une véritable victoire », raconte-t-il.

C’est en 2021 que l’astronome a trouvé le nom pour désigner ces planètes océans : les planètes hycéennes (contraction des termes « hydrogène » et « océan »). En plus de constituer un type de planètes qui n’existe pas dans le système solaire, celles-ci sont pragmatiques à étudier : en raison de leur taille supérieure aux planètes rocheuses, les télescopes spatiaux peuvent les mesurer plus facilement avec des capteurs à distance.

Le télescope James Webb a scanné la planète lors de deux transits de 2 heures et demie face à son étoile hôte en janvier et avril dernier. Les instruments à bord ont analysé la lumière de l’étoile traversant l’atmosphère de la planète, donnant ainsi aux astronomes des indices spectraux qui ont pu être utilisés pour identifier les gaz présents.

Le télescope, qui aura coûté 10 milliards de dollars (9,37 milliards d’euros) s’avère être un outil précieux d’étude des planètes éloignées pour les chercheurs. D’après Nikku Madhusudhan, l’observation d’un transit de cinq heures avec celui-ci permet d’obtenir plus de données que huit observations combinées avec le télescope spatial Hubble (des années de travail seraient alors nécessaires). « C’est révolutionnaire », confie l’astronome.

À LA RECHERCHE DE FORMES DE VIE
Il existe deux grandes écoles de pensée chez ceux qui recherchent des formes de vie extraterrestre sur les exoplanètes : ceux qui s’attendent à en trouver sur une planète rocheuse comme la Terre et ceux qui veulent étudier les planètes abritant des océans.

Si la nouvelle étude offre des indices majeurs sur des planètes océaniques où la vie serait possible, le télescope James Webb s’intéresse aussi aux planètes rocheuses. Plus tôt cette année, il a ainsi observé les planètes proches TRAPPIST-1b et TRAPPIST-1c, de la taille de la Terre, et a révélé qu’elles sont probablement composées de roche nue sans atmosphères protectrices composées de CO2, ce qui rend la vie improbable. Les conclusions suggèrent que les planètes rocheuses comme celles-ci, qui gravitent autour d’un type d’étoile naine froide connue pour dégager des flammes, ne constituent pas un environnement adapté pour les organismes vivants.

« C’est incroyable de pouvoir mesurer ça », explique Laura Kreidberg, chercheuse à l’Institut d’astronomie Max Planck et une des scientifiques qui a étudié le système TRAPPIST-1. « Nous nous demandons depuis des décennies si les planètes rocheuses peuvent maintenir des atmosphères. Grâce au télescope James Webb, nous pouvons enfin comparer les systèmes exoplanétaires à notre système solaire comme jamais auparavant », ajoute-t-elle.

Bien que cette nouvelle étude renforce l’idée de l’existence de planètes hycéennes, il ne faut pas pour autant écarter les autres hypothèses. Les mêmes données collectées par le télescope peuvent donner des résultats légèrement différents selon la manière dont l’analyse a été effectuée, ce que les scientifiques appellent parfois « pipeline d’analyse des données ».

K2-18 b, également connu sous le nom d'EPIC 201912552 b, est une exoplanète en orbite autour de la naine rouge K2-18, située à environ 124 années-lumière (38 pc) de la Terre1. La planète, initialement découverte par l'observatoire spatial Kepler, représente environ huit fois la masse de la Terre et est donc classée comme super-Terre ou, plus vraisemblablement, une mini-Neptune. Elle a une orbite de trente-trois jours dans la zone habitable de l'étoile, mais il est peu probable qu'elle soit habitable.

En 2019, deux études indépendantes combinant des données du télescope spatial Kepler, du télescope spatial Spitzer et du télescope spatial Hubble, ont conclu à la présence de quantités importantes de vapeur d'eau dans son atmosphère, une première pour une planète de la zone habitable

L’exoplanète K2-18b et la vapeur d'eau
Franck Selsis a donc écrit un article, publié sur le site du Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux (LAB) où il remet dans une juste perspective la découverte de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de K2-18b, une exoplanète dont il dit qu'elle se trouve quelque part entre mondes telluriques et géantes gazeuses.

La détection de vapeur d'eau dans l'exoplanète K2-18b a eu un grand retentissement médiatique. Cette observation constitue une étape très importante pour l'étude des exoplanètes mais son lien avec la recherche de vie ailleurs où l'habitabilité a été fortement exagérée par certains médias. Revenons donc sur ce fascinant système, sur cette fameuse observation et ses implications.

L'étoile K2-18 se trouve à 110 années-lumières, ce qui en fait un système relativement proche. Pour donner un ordre d'idées, il y a environ 15.000 étoiles plus proches que cela. C'est une étoile d'un type très commun, une naine rouge qui fait environ un tiers de la masse du Soleil et dont la luminosité est environ de 3 % de celle du Soleil.

Sa planète b orbite en 32 jours autour de l'étoile à une distance de 0,14 fois la distance Terre-Soleil, ce qui lui donne une insolation quasiment identique à celle de la Terre en terme énergétique (mais pour un rayonnement beaucoup plus rouge). La planète fait entre 6 et 10 masses de la Terre et son rayon est de 2,3 fois celui de notre planète. La densité de K2-18b est donc bien trop faible pour qu'il s'agisse d'une planète rocheuse : avec ce rayon, une composition terrestre impliquerait une masse supérieure à 20 fois celle de la Terre. La planète doit donc être composée en grande partie de constituants dits volatiles, formant une enveloppe fluide, dont les candidats principaux sont l'hydrogène moléculaire, l'hélium, l'eau. On appelle généralement ce type de planète un mini-Neptune, faute de meilleure terminologie. C'est un monde intermédiaire entre, par exemple, la Terre (ou Vénus) et Uranus (ou Neptune).

Cette planète s'est manifestée à nous par ses transits, c'est-à-dire que nous, observateurs, sommes dans le plan de son orbite et que, de notre point de vue, elle passe tous les 32 jours devant le disque de son étoile en faisant diminuer son éclat apparent. C'est de cette façon qu'elle a été découverte avec le télescope spatial Kepler, dans son mode d'observation K2, d'où le nom du système.

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