Pour la première fois, de l’eau a été détectée dans l’atmosphère d’une exoplanète rocheuse située dans la zone habitable de son étoile

Dans l’atmosphère d’une exoplanète à 111 années-lumière de la Terre, des astronomes viennent de faire une découverte très intéressante : ils ont détecté de l’eau.

Avec plus de 4 000 exoplanètes, des planètes en orbite autour d’étoiles autres que notre soleil, découvertes jusqu’à présent, il se peut que nous soyons à la veille de découvrir si nous sommes seuls dans l’univers. Malheureusement, nous ne savons pas grand-chose sur ces planètes, dans la plupart des cas, seulement leur masse et leur rayon.

Image d’entête : représentation artistique de K2-18b, la seule exoplanète connut, qui contient à la fois de l’eau et des températures qui pourraient soutenir la vie. (ESA/ Hubble/ M. Kornmesser)

Comprendre si une planète peut abriter la vie nécessite beaucoup plus d’informations. À l’heure actuelle, une information extrêmement importante qui manque est la présence, la composition et la structure de leurs atmosphères. Les signes pour la présence d’eau dans l’atmosphère, d’oxygène et de méthane seraient tous des indicateurs qu’une planète peut héberger la vie.

Pour la première fois, de la vapeur d’eau a été détectée dans l’atmosphère d’une exoplanète potentiellement habitable.

L’atmosphère d’une planète joue un rôle vital dans la formation des conditions à l’intérieur, ou à sa surface, si elle en a une. Sa composition, sa stabilité et sa structure sont autant d’indices importants. Grâce aux études atmosphériques, nous pouvons donc en apprendre davantage sur l’histoire de la planète, étudier son habitabilité et, en fin de compte, découvrir des signes de vie.

La principale méthode utilisée pour examiner les exoplanètes est la spectroscopie de transit. Il s’agit d’observer la lumière des étoiles lorsqu’une planète passe devant l’étoile qui l’accueille. Pendant son transit, la lumière stellaire est filtrée à travers l’atmosphère de la planète, la lumière étant absorbée ou déviée en fonction de la composition de l’atmosphère.

Représentation de la méthode de détection par transit.

L’atmosphère laisse donc une empreinte caractéristique dans la lumière stellaire que les astronomes essayent d’observer. Une analyse plus poussée peut ensuite les aider à faire correspondre cette empreinte aux éléments et molécules connus, comme l’eau ou le méthane.

Pour l’instant, l’étude des atmosphères des exoplanètes est limitée, car ce type de mesure nécessite une très grande précision, que les instruments actuels n’ont pas été conçus pour fournir. Mais les signatures moléculaires de l’eau ont été trouvées dans les atmosphères de planètes gazeuses, semblables à Jupiter ou Neptune. Cela n’a jamais été vu auparavant sur de plus petites planètes, jusqu’à présent.

K2-18 b a été découvert en 2015 et c’est l’une des centaines de « super-Terre« , des planètes ayant une masse entre la Terre et Neptune, découvertes par le télescope spatial Kepler de la NASA. C’est une planète avec 8 fois la masse de la Terre qui orbite autour d’une étoile dite « naine rouge« , qui est beaucoup plus froide que le soleil.

Cependant, K2-18b est situé dans la « zone habitable » de son étoile ce qui signifie que celle-ci a la bonne température pour présenter de l’eau liquide. Compte tenu de sa masse et de son rayon, K2-18 b n’est pas une planète gazeuse, mais a une forte probabilité d’avoir une surface rocheuse.

Les chercheurs du l’University College de Londres ont développé des algorithmes pour analyser la lumière des étoiles filtrée par cette planète à l’aide de la spectroscopie de transit, avec les données fournies par le télescope spatial Hubble. Cela leur a permis de faire la première détection réussie d’une atmosphère avec de la vapeur d’eau autour d’une planète non gazeuse, qui est également située dans la zone habitable de son étoile.

Pour qu’une exoplanète soit définie comme habitable, il y a une longue liste d’exigences à satisfaire. La première est que la planète doit se trouver dans la zone habitable où l’eau peut exister sous forme liquide. Il est également nécessaire que la planète dispose d’une atmosphère pour la protéger de tout rayonnement nocif provenant de son étoile.

Un autre élément important est la présence d’eau, vitale pour la vie telle que nous la connaissons. Bien qu’il existe de nombreux autres critères d’habitabilité, comme la présence d’oxygène dans l’atmosphère, les astronomes ont considéré K2-18b comme la meilleure candidate à ce jour. C’est la seule exoplanète à remplir trois conditions d’habitabilité : les bonnes températures, une atmosphère et la présence d’eau.

Cependant, les astronomes ne peuvent pas dire, avec les données actuelles, quelle est exactement la probabilité que la planète abrite de la vie. Leurs données se limitent à une zone du spectre, où l’eau domine, de sorte que les autres molécules ne peuvent malheureusement pas être confirmées.

Avec la prochaine génération de télescopes, comme le télescope spatial James Webb et la mission spatiale ARIEL, nous pourrons glaner davantage d’information sur la composition chimique, la couverture nuageuse et la structure de l’atmosphère de K2-18 b. Cela aidera à estimer à quel point elle est habitable. Ces missions pourraient également faciliter la détection d’autres corps rocheux dans les zones habitables de leurs étoiles mères.

Comme K2-18 b est à 110 années-lumière, ce n’est pas vraiment une planète que nous pourrions visiter, même avec de minuscules sondes robotiques, dans un avenir proche.

Ce n’est probablement qu’une question de temps avant que les astronomes trouvent des planètes similaires plus proches. Il se peut donc qu’ils soient en bonne voie de répondre à la question séculaire de savoir si nous sommes seuls dans l’univers…

Les résultats publiés dans Nature Astronomy : Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b, en prépublication sur arXiv.org et présentés sur le site de l’University College de Londres : First water detected on potentially ‘habitable’ planet.