Deux équipes de scientifiques, en utilisant les données du télescope spatial Hubble de la NASA, ont caractérisé les atmosphères d’une paire de planètes avec des masses intermédiaires comprises entre les géantes gazeuses, comme Jupiter et les petites planètes, plus rocheuses, comme la Terre.
Une enquête menée par la mission Kepler a précédemment démontré que les objets dans cette gamme de taille sont parmi le type le plus commun de planètes dans notre galaxie, la Voie lactée. Les chercheurs ont décrit leur travail comme une étape importante sur la voie pour caractériser des mondes potentiellement habitables, semblables à la Terre, au-delà du système solaire.
Les deux planètes étudiées sont désignées GJ 436b et GJ 1214b. GJ 436b est classée comme une " Neptune chaude", car elle est beaucoup plus proche de son étoile que Neptune l’est de notre Soleil. La planète se trouve à 36 années-lumière dans la constellation du Lion. GJ 1214b est une planète de type "super-Terre". Ce sont des planètes avec des masses comprises entre celle de la Terre et Neptune. Parce qu’aucune planète de ce type n’existe dans notre système solaire, la nature physique des super-Terres est largement inconnue.
Image d’entête, représentation artistique de GJ 1214b. Image ci-dessous, cette représentation artistique compare les tailles des planètes extrasolaires GJ 436b et GJ 1214b avec la terre et Neptune. (NASA, ESA, A. Feild et G. Bacon)
GJ1214b est situé à 40 années-lumière de la Terre, dans la constellation Ophiuchus.
Les deux exoplanètes peuvent être observées lorsqu’elles passent devant (transit) leurs étoiles parentes. Cela donne l’occasion d’étudier, de manière plus détaillée, ces planètes alors que la lumière de leurs étoiles est filtrée à travers leurs atmosphères.
Une étude atmosphérique de GJ 436b sur la base de ces observations de transit avec Hubble au cours de l’année dernière est présentée dans l’une des études (lien plus bas), dirigée par Heather Knutson de l’Institut de Technologie de Californie (Caltech) à Pasadena, en Californie. Les nouvelles concernent ce qu’ils n’ont pas trouvé. Les données de Hubble étaient sans particularité et n’ont révélé aucune empreinte chimique dans l’atmosphère de la planète.
Selon Heather Knutson :
Soit cette planète possède une couche supérieure de nuages qui obscurcissent la vue, ou elle a une atmosphère sans nuages qui est déficiente en hydrogène, ce qui la rendrait très différente de Neptune. Au lieu de l’hydrogène, on pourrait avoir des quantités relativement importantes de molécules plus lourdes telles que de la vapeur d’eau, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone, ce qui comprime l’atmosphère et rende difficile la détection de signatures chimiques.
Des observations similaires à celles de GJ 436b avaient déjà été obtenues pour GJ 1214b. Les premiers spectres de cette planète étaient également sans relief et présentaient une énigme similaire : l’atmosphère de la planète était soit principalement constituée de vapeur d’eau ou d’hydrogène, dominé par des nuages de haute altitude.
Une équipe d’astronomes dirigée par Laura Kreidberg et Jacob Bean de l’Université de Chicago ont utilisé Hubble pour obtenir une vue plus profonde de GJ 1214b qui a révélé ce qu’ils considèrent comme la preuve définitive de nuages élevés recouvrant la planète. Ces nuages cachent des informations sur la composition et le comportement de la basse atmosphère et de la surface. Les données de Hubble n’ont aussi révélé aucune empreinte chimique dans l’atmosphère de la planète. La grande précision des nouvelles données leur a permis pour la première fois d’exclure des nuages composés de vapeur d’eau, de méthane, d’azote, de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone.
Les modèles de GJ 436b et GJ 1214b prédisent des nuages qui pourraient être fabriqués à partir de chlorure de potassium ou de sulfure de zinc à des températures caniculaires de plusieurs centaines de degrés Fahrenheit prévus pour être trouvés dans ces atmosphères.
L’équipe de Chicago a dû faire un gros effort pour déterminer de façon concluante la nature de l’atmosphère trouble de GJ 1214b.
Selon Kreidberg :
Nous avons vraiment poussé les limites de ce qu’il est possible de faire avec Hubble pour cette mesure, il n’a jamais été consacré autant de temps par Hubble sur une seule planète. Cette avancée jette les bases pour la caractérisation d’autre Terre avec des techniques similaires.
Les scientifiques comptent sur les nouvelles capacités du télescope spatial James Webb pour percer les nuages de GJ 1214b et d’autres exoplanètes similaires.
L’étude de Laura Kreidberg et col. publiée sur Nature : Clouds in the atmosphere of the super-Earth exoplanet GJ 1214b.
L’étude de Heather A. Knutson et col., publiée sur Nature : A featureless transmission spectrum for the Neptune-mass exoplanet GJ 436b.
