La Voie lactée semble être parsemée de super-Terres, des exoplanètes lointaines qui font entre deux et 10 fois la masse de la Terre. Bon nombre d’entre elles ont même été détectées dans des zones habitables où la température est idéale pour l’eau sous sa forme liquide. Elles intriguent les astronomes, car, bien que communes dans l’univers, il n’y en a pas dans notre système solaire ce qui rend leur étude assez difficile. Mais une nouvelle recherche estime que ce seraient des “mondes stériles”.
Image d’entête : représentation artistique de la super-Terre GJ 1214b.
Les Super-Terres, dont beaucoup sont des mini-Neptunes, peuvent être des planètes telluriques comme la Terre, ou des bulles de gaz, comme Neptune et Uranus.
Ci-dessous : comparaison entre la taille de la Terre et celle de 55 Cancri e (probablement une Mini-Neptune).
Les astronomes ont répertorié près de 400 de ces exoplanètes, dont beaucoup ont été identifiées dans une récente étude réalisée à l’aide des données du télescope spatial Kepler.
En raison de leur taille relativement raisonnable, certains astrobiologistes se sont demandé si les Super-Terres étaient habitables. Mais une nouvelle analyse par des chercheurs de l’Institut de recherche spatiale (IWF) de l’Académie autrichienne des sciences indique que ce n’est probablement pas le cas.
Lorsque les planètes se forment à partir de l’hydrogène, de l’hélium et d’éléments plus lourds en orbite dans le disque protoplanétaire autour d’étoiles, de la poussière et de la roche s’agglutinent au fil du temps (accrétion), formant éventuellement un noyau rocheux qui devient planétaire. La gravité de ces protoplanètes attire l’hydrogène à partir du disque qui les entoure, dont une partie est dépouillée par la lumière ultraviolette.
Mais selon Helmut Lammer, les Super-Terres, contrairement aux planètes de la taille de la Terre, se fixent à presque tout leur hydrogène. Les planètes en résultant finissent comme des mini-Neptunes, des naines gazeuses avec des atmosphères beaucoup plus épaisse que sur Terre.
Ci-dessous, la masse du noyau rocheux initial détermine si la planète en résultant est potentiellement habitable (représentation) : Sur la partie supérieure du diagramme, le noyau a une masse de plus de 1,5 fois celui de la Terre. Le résultat est qu’elle détient une épaisse atmosphère d’hydrogène (H), de deutérium (H2) et d’hélium (He). La partie inférieure montre l’évolution d’un noyau de plus petite masse, entre 0,5 et 1,5 fois la masse de la Terre . Il tient à beaucoup moins de gaz plus légers, ce qui la rend beaucoup plus susceptible de développer une atmosphère propice à la vie. (NASA / H. Lammer)
Il en va de même pour les super-Terres en zones habitables, comme Kepler- 62e et 62f (représentées ci-dessous).
Selon Lammer :
Nos résultats suggèrent que les mondes comme ces deux super-Terres (Kepler- 62e et 62f) peuvent avoir capturé l’équivalent de 100 à 1000 fois l’hydrogène des océans de la Terre, mais ils ne peuvent en perdre que quelques pour cent au cours de leur vie. Avec de telles atmosphères si épaisses, la pression sur les surfaces sera énorme, ce qui rend presque impossible à la vie d’exister.
La découverte continue de super-Terres de faible densité confirme ces conclusions. Bien sûr, cela n’exclut pas la possibilité de l’existence d’extrêmophiles dans des atmosphères super-denses.
L’étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Origin and loss of nebula-captured hydrogen envelopes from ‘sub’- to ‘super-Earths’ in the habitable zone of Sun-like stars.
