US Date:28 October, 2020

Nuages de pluie trouvés sur un petit monde étranger

Deux équipes d'astronomes ont pour la première fois détecté de la vapeur d'eau autour d'une petite planète en orbite dans la zone habitable d'une étoile lointaine, et ils ont même trouvé des indices de pluie dans ses nuages d'eau liquide. La découverte montre que l'eau, considérée comme un ingrédient essentiel à la vie, existe dans les atmosphères de petites exoplanètes, que les astronomes avaient soupçonnées mais jamais observées.

"C'est super excitant ", dit l'astronome Nikku Madhusudhan de l'Institut d'astronomie de l'Université de Cambridge, au Royaume-Uni, qui n'a pas participé aux études. "Personne ne l'aurait prédit, même il y a quelques années."

La vapeur d'eau a déjà été détectée dans les atmosphères gazeuses chaudes d'exoplanètes géantes, mais la trouver autour de petites exoplanètes a été un défi. Les astronomes détectent les atmosphères en analysant la lumière de l'étoile hôte lorsque l'exoplanète passe devant elle, ou transite. Si la planète a une atmosphère, certaines longueurs d'onde de lumière seront absorbées par les atomes ou molécules de l'atmosphère, laissant des lignes caractéristiques dans le spectre de l'étoile. La technique fonctionne mieux quand la planète est grande et a une atmosphère bouffie et prolongée parce que plus de lumière stellaire passera à travers elle. Même dans ce cas, seuls quelques télescopes, comme le télescope spatial Hubble, ont la sensibilité nécessaire pour détecter les lignes faibles. Les astronomes ont utilisé Hubble pour observer plusieurs exoplanètes plus petites, de la taille de Neptune à celle de la Terre, mais elles sont restées vides.

Entrez K2-18b. La planète voisine, qui orbite autour d'une étoile naine rouge à environ 110 années-lumière de la Terre, a été considérée comme un candidat de choix pour la recherche d'eau liquide. Bien que son étoile soit beaucoup plus froide que le soleil, sa courte orbite (33 jours seulement) signifie qu'elle reçoit presque la même quantité de chaleur que la Terre du soleil. L'eau liquide pourrait être stable à la surface de la planète, et elle se trouve donc dans la zone habitable de son étoile. Une équipe d'astronomes des États-Unis et du Canada s'est vu allouer du temps d'observation sur Hubble pour étudier la K2-18b sur plusieurs années et recueillir des données de huit transits de la planète devant l'étoile.

"Cela doit être confirmé, mais notre article dit non seulement qu'il y a de la vapeur d'eau, mais qu'il y a aussi des indices dans le spectre des nuages ", dit Björn Benneke, chef d'équipe de l'Université de Montréal au Canada. L'équipe, qui a publié ses résultats hier sur arXiv et les a soumis à The Astronomical Journal, a également acquis des données des télescopes spatiaux Spitzer et Kepler de la NASA et les a tous intégrés dans un modèle climatique K2-18b. L'interprétation la plus probable du modèle est que la planète a des nuages d'eau liquide condensée.

"Il y a de la pluie sur cette planète, comme sur Terre", dit Benneke. "Si vous étiez là-haut dans une montgolfière, vous seriez probablement à l'aise, tant que vous auriez un équipement respiratoire."

Cela ne veut pas dire que le K2-18b a nécessairement une surface semblable à celle de la Terre avec des océans et des masses continentales. Le K2-18b a environ deux fois le diamètre de la Terre et huit fois sa masse. Benneke dit qu'il s'agit plutôt d'une mini-Neptune, avec une enveloppe de gaz épaisse et dense qui contient peut-être un noyau rocheux ou glacé profondément dans son intérieur. "Il ne s'agit pas d'une deuxième Terre ", déclare Angelos Tsiaras, chef d'une équipe de l'University College London (UCL), qui a publié aujourd'hui sa propre analyse des données Hubble accessibles au public dans Nature Astronomy. Les deux équipes s'accordent sur la présence de vapeur d'eau et la possibilité de nuages. "On s'attendrait à ce qu'il y ait des nuages ", dit Giovanna Tinetti de l'équipe de l'UCL.

Même sans une surface semblable à celle de la Terre, le K2-18b pourrait avoir un cycle de l'eau, la pluie tombant dans l'atmosphère, s'évaporant dans une couche gazeuse dense et chaude plus bas, pour ensuite remonter et se recondenser en nuages, explique Benneke.

Le résultat encouragera les astronomes à faire d'autres recherches, et Madhusudhan dit qu'une poignée de petites exoplanètes aquatiques pourraient être à la portée de Hubble. Au-delà, les chasseurs devront attendre le télescope spatial James Webb (JWST), le successeur de Hubble, dont le lancement est prévu en 2021. "JWST va être spectaculaire", dit Madhusudhan, et il trouvera "des dizaines" de planètes de ce genre.

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