Il y a vingt ans, presque jour pour jour, deux équipes d’astronomes concurrentes ont découvert indépendamment la première exoplanète en transit connue—un monde qui, vu de la Terre, a traversé la face de son étoile, projetant une ombre vers des télescopes vigilants ici., Deux décennies plus tard, les transits sont devenus la pierre angulaire des études sur les exoplanètes, produisant des milliers de mondes via des télescopes spatiaux tels que les missions Kepler et Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA et permettant aux chercheurs non seulement d’évaluer la taille et l’orbite d’une planète, mais aussi sa densité et sa composition En bref, les mondes en transit se sont révélés être les clés de voûte de la recherche naissante des jumeaux cosmiques de la Terre. En 1999, cependant, l’idée que ces ombres exoplanétaires seraient détectables était si fantastique que sa validation a nécessité les efforts séparés de deux groupes.,
un scénario similaire se joue à nouveau: deux équipes scientifiques ont annoncé leur découverte indépendante de l’eau—fondement de la biologie telle que nous la connaissons—dans l’atmosphère d’une planète en transit baptisée K2-18 B. La Planète orbite dans la zone habitable de son étoile, le point idéal dans lequel la lumière stellaire peut réchauffer suffisamment un monde pour permettre à l’eau de s’accumuler et de s’écouler à sa surface. , Un jalon dans la recherche de la vie extraterrestre, le résultat laisse présager un avenir proche dans lequel les astronomes utiliseront de nouveaux télescopes avancés au sol et dans l’espace pour étudier plus en profondeur les planètes les plus prometteuses autour des étoiles voisines de notre soleil.
« C’est la seule planète que nous connaissons actuellement en dehors du système solaire qui a la température correcte pour supporter l’eau, qui a une atmosphère et qui contient de l’eau”, explique Angelos Tsiaras, astronome à L’University College de Londres et auteur principal de L’une des études, qui a été publiée aujourd’hui dans Nature Astronomy., Tsiaras et ses collègues ont utilisé des modèles informatiques sophistiqués pour déceler les signes de vapeur d’eau sur K2-18 b à partir des données recueillies par le télescope spatial Hubble, faisant de la planète, dit-il, « le meilleur candidat pour l’habitabilité” actuellement connu.
Les données de Hubble ne parlent pas avec importance du volume d’eau sur K2-18 b—dans la haute atmosphère de la planète, une bouffée d’humidité ou la valeur d’un océan exprimerait un signal similaire. Tsiaras et ses collègues suggèrent que la vapeur d’eau pourrait constituer n’importe où entre un centième de pour cent à la moitié de L’atmosphère de K2-18 B., Déterminer la quantité d’eau (ainsi que d’autres gaz, tels que le méthane, le dioxyde de carbone et l’ammoniac), nécessitera davantage d’observations à large bande à l’aide d’installations spatiales futures telles que le télescope spatial James Webb de la NASA, le télescope Ariel (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-Survey) de l’Agence Spatiale Européenne et,
K2-18 b est un peu plus de deux fois la taille de la Terre et presque neuf fois plus massive, probablement avec un noyau solide de roche ou de glace entouré d’une enveloppe oppressante d’hydrogène—et d’autres gaz, apparemment y compris la vapeur d’eau. Trouvé par Kepler en 2015, le monde se niche sur une orbite de 33 jours autour d’une étoile naine rouge sombre et fraîche à environ 110 années-lumière, dans la constellation du Lion. Cette étoile brille avec moins de 3 pour cent de la luminosité de notre propre soleil, mais parce que K2-18 B orbite si près de lui, la planète reçoit seulement 5 pour cent de plus de lumière que la nôtre., Et parce que la planète transite, une partie de cette lumière stellaire traverse sa haute atmosphère en route vers les télescopes ici, captant et transmettant des informations sur le cocktail de gaz dans L’air de K2-18 B.
huit fois différentes entre 2016 et 2017, une équipe dirigée par Björn Benneke de l’Université de Montréal a mesuré le scintillement atmosphérique transitoire de K2-18 B avec le télescope spatial Hubble, ainsi qu’avec Kepler et le télescope spatial Spitzer., Les données de Hubble sont souvent rendues publiques dès qu’elles sont recueillies, et dans ce cas, cette politique a permis à Tsiaras et à ses collègues de réaliser leur étude. Tout comme le groupe de Tsiaras, l’analyse séparée par L’équipe de Benneke suggère l’existence d’une fraction statistiquement significative de vapeur d’eau dans la haute atmosphère de K2-18 b—mais aussi, de manière unique, ce que l’équipe soutient sont des indices de gouttelettes d’eau liquide se condensant plus profondément. C’est, Benneke et ses collègues rapportent la preuve de nuages et de pluie. Leur étude a été publiée sur le serveur preprint arXiv.,org et a été soumis à la revue astronomique pour publication évaluée par des pairs.
« Les deux études montrent qu’il y a une atmosphère et de l’eau sur cette planète, ce qui rend le résultat encore plus fort”, explique Benneke. « Trouver de la vapeur d’eau est génial, mais ce qui est si spécial à propos de K2-18 b, c’est que nos modèles suggèrent que certaines parties de son atmosphère ont une température et une pression suffisantes pour que cette vapeur forme des gouttelettes d’eau liquide. Et ceux-ci, comme dans l’atmosphère terrestre, formeront des nuages et tomberont sous forme de pluie., Tout comme sur Terre, il devrait y avoir une interaction entre la condensation et l’évaporation, un cycle actif de l’eau entre les nuages et la partie gazeuse de l’atmosphère. »
la région atmosphérique dans laquelle les nuages peuvent se former, suppose Benneke, pourrait être relativement confortable, avec une pression d’une atmosphère terrestre et une température non loin de celle d’un salon typique. « À bien des égards, cette planète n’est pas comme la Terre, mais dans d’autres, il est très similaire. Il peut ne pas y avoir de « surface » significative sous l’épaisse enveloppe de gaz. Et même s’il y en a, il serait soumis à des pressions très élevées., Il est invraisemblable d’imaginer quelque chose comme un humain se promenant là—bas-mais peut-être qu’une sorte de microbe extrême pourrait vivre dans ces nuages d’eau. »
Nuageux, avec une chance d’habitabilité
certains chercheurs appellent K2-18 b et ses semblables” super Terres »; d’autres préfèrent les appeler » mini Neptunes. »Mais quelle que soit la nomenclature, le fait le plus évident à propos de ces objets est qu’aucun d’entre eux n’orbite autour de notre soleil, bien qu’il soit le type planétaire le plus abondant de la Voie Lactée. Tout ce que nous pouvons vraiment savoir d’eux provient actuellement d’études extrasolaires., Et jusqu’à présent, ces études montrent que la plupart de ces planètes, quelque part entre la Terre et Neptune, ne ressemblent pas du tout à la Terre.
« j’aime les appeler des planètes” hybrides », ces mondes avec des noyaux rocheux et des enveloppes d’hydrogène épaisses », explique Benneke. « Ce n’est pas une roche nue avec une atmosphère mince comme la Terre, mais ce n’est pas non plus une planète géante comme Neptune ou Jupiter., »
un attrait de l’étude de tels mondes intermédiaires—dont beaucoup d’autres sont déjà découverts par la mission Tess en cours—est la possibilité qu’ils révèlent quelque chose de fondamental sur la façon dont les planètes de toutes tailles se forment.
« nous pensons que pour les planètes d’environ 1,8 fois la taille de la Terre, il y a une transition des mondes rocheux aux mondes gazeux”, explique Laura Kreidberg, Astronome Au Center for Astrophysics de L’Université Harvard et à la Smithsonian Institution (CfA), qui n’a pas participé aux études., « K2 – 18 b est proche de cette frontière, ce qui nous donne notre premier aperçu de l’atmosphère d’un monde proche de cette transition. »
Nikole Lewis, astronome à L’Université Cornell, qui n’a participé à aucun des deux articles, note que ce n’est pas la première fois que des signes de vapeur d’eau, de nuages et peut-être même de pluie sont observés sur des mondes en dehors du système solaire. Mais ces découvertes antérieures sont venues des cousins plus grands et plus chauds de K2-18 B autour d’autres étoiles, des mondes qui sont plus fermement du côté de « Neptune” de la fracture planétaire., « K2-18 B représente un grand pas sur la voie de l’exploration de planètes plus fraîches et plus petites”, dit-elle. « Il a le potentiel de nous informer sur la façon dont les atmosphères se forment et évoluent pour les planètes à ou près de la zone habitable autour des étoiles naines rouges, ce qui sera important pour comprendre l’habitabilité potentielle des planètes plus petites de la taille de la Terre. »
plus important encore, la vapeur d’eau sur K2-18 b serait la meilleure preuve à ce jour que les petites planètes dans les zones habitables des naines rouges peuvent posséder des atmosphères., À certains égards, les petites naines rouges peuvent frapper bien au-dessus de leur poids, émettant des quantités de rayonnement érodant l’atmosphère qui atteignent un pic au début de la vie des étoiles, juste au moment où les planètes nouveau-nées peuvent être les plus vulnérables. Et la poignée D’études antérieures de Hubble sur de minuscules mondes nains rouges proches ont été décourageantes: les tentatives d’étude des atmosphères putatives de plusieurs planètes potentiellement habitables transitant par une naine rouge ultradim appelée TRAPPIST-1 ont fourni des résultats non concluants., Et une sonde plus récente de LHS 3844 b, Un monde de naines rouges en transit un tiers plus grand que le nôtre, a suggéré que la planète pourrait bien ne pas avoir d’air du tout.
« la grande majorité de l’espace habitable de l’univers est peut-être autour des naines rouges, car ce sont les étoiles les plus courantes, et elles ont beaucoup de planètes rocheuses très proches d’elles”, explique Nicolas Cowan, astronome à L’Université McGill, qui n’est affilié à aucun des nouveaux articles. « Après l’étude montrant que LHS 3844 B ressemble à une roche sèche et stérile, certains d’entre nous ont commencé à s’inquiéter., Peut-être que les mondes nains rouges se révéleraient être des harengs rouges pour l’Astrobiologie. »
cette préoccupation est la raison pour laquelle K2-18 b est” une énorme affaire », dit Cowan, malgré son état nettement surnaturel et quelque peu insalubre. « Cela suggère que l’immobilier planétaire le plus commun dans l’univers peut également être habitable—non seulement avec des atmosphères mais aussi avec de la vapeur d’eau. »
même ainsi, tout le monde n’est pas convaincu que les revendications de la vapeur d’eau sont beaucoup plus que de l’air chaud., ” La signification statistique de la détection revendiquée n’est pas forte », explique David Charbonneau, Astronome Au CfA, qui a co-découvert la première planète en transit en 1999. Contrairement à cette découverte, qui était basée sur deux ensembles de données distincts, la nouvelle découverte qui a été partagée entre deux équipes repose sur un seul—de Hubble, qui n’a jamais été conçu pour effectuer des mesures aussi délicates et difficiles. ” Oui, c’est suggestif », dit Charbonneau. « Mais les astronomes étudient les planètes en transit depuis 20 ans, donc je pense que nous avons bien dépassé l’époque des études « suggestives ».”