Des découvertes fascinantes émergent du système TRAPPIST-1, mettant en lumière la possibilité qu’un de ses planètes ait une atmosphère. Cette avancée scientifique redéfinit notre compréhension des mondes potentiellement habitables et ravive l’espoir de trouver des « terres secondaires » au sein de notre galaxie.
Grâce aux observations réalisées avec le Télescope Spatial James Webb, les scientifiques ont déterminé qu’une planète du système TRAPPIST-1, où se trouvent sept planètes rocheuses similaires à la Terre, pourrait posséder une atmosphère. Cela contredit les résultats d’études précédentes, renforçant l’espoir de découvrir des « terres secondaires » dans la zone habitable de l’étoile.
Crédit : NASA/JPL-Caltech
Lors d’une conférence de presse passionnante en 2017, la NASA a présenté au monde TRAPPIST-1, l’un des systèmes stellaires les plus fascinants et importants jamais découverts. Celui-ci se caractérise par la présence de sept planètes rocheuses similaires à la Terre, dont trois dans la zone habitable. Cela indique que trois de ces mondes extraterrestres peuvent abriter de l’eau liquide sur leur surface, grâce à une température ni trop froide ni trop chaude, bien qu’ils orbitent plus près de leur étoile mère que la Terre par rapport au Soleil. La raison réside dans le fait que l’étoile Trappist-1 est une naine rouge, plus froide que le Soleil, qui est une naine jaune. En pratique, ces trois mondes pourraient être propices à la vie humaine et peut-être déjà habités par des formes de vie extraterrestre.
Depuis la découverte de ces planètes, situées à 40 années-lumière de la Terre, il a beaucoup été question de la possibilité qu’elles soient habitées ou habitables. Cependant, les enthousiasmes ont été tempérés à plusieurs reprises en raison de la nature imprévisible et instable des naines rouges. Leurs éruptions solaires intenses, répétées et violentes peuvent entièrement stériliser les planètes voisines, détruisant ainsi leurs atmosphères. L’étude intitulée “Thermal Emission from the Earth-sized Exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST” publiée en 2023 dans la revue Nature, a déterminé que la planète Trappist-1b est stérile et dépourvue de toute atmosphère. Les scientifiques ont tiré cette conclusion après avoir analysé la distribution de la chaleur sur la planète rocheuse (à travers l’émission dans l’infrarouge) en utilisant le filtre F1500W de l’instrument MIRI, installé sur le puissant et coûteux Télescope Spatial James Webb.
Un nouvel étude a maintenant renversé cette interprétation, suggérant que la planète pourrait avoir une dense et épaisse atmosphère, riche en dioxyde de carbone. Il est important de rappeler que TRAPPIST-1 b n’est pas l’un des trois planètes dans la zone habitable – ou Goldilock – du système, car elle est trop proche de l’étoile mère. Comprendre ses caractéristiques peut néanmoins nous aider à saisir comment évoluent des systèmes similaires à notre système solaire et à identifier des mondes rocheux aux caractéristiques semblables à celles de la Terre.
Un groupe de recherche international, dirigé par des scientifiques français du LESIA-Observatoire de Paris de l’Université Paris Diderot, a conduit la nouvelle étude en étroite collaboration avec des collègues de nombreux instituts, y compris l’UK Astronomy Technology Centre, l’Université de Stockholm, le Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) à Heidelberg, et bien d’autres. Les chercheurs, coordonnés par la professeure Elsa Ducrot, ont tiré leurs conclusions après avoir analysé la planète avec le James Webb, mais à une longueur d’onde différente : celle de 12,8 microns et non de 15 microns, comme dans l’enquête précédente.
À partir de l’analyse des données, il a été déterminé que la surface de TRAPPIST-1b a seulement 1 000 ans et est bien plus jeune que la planète elle-même, qui compte des milliards d’années. Avec la nouvelle longueur d’onde, les données sont effectivement cohérentes avec une surface riche en roche volcanique, ayant subi des phénomènes tectoniques ou volcaniques. Alternativement, expliquent les experts, les données sont compatibles avec une atmosphère dense avec de fortes concentrations de dioxyde de carbone. “Au contraire des idées antérieures, il existe des conditions sous lesquelles la planète pourrait avoir une atmosphère dense riche en dioxyde de carbone (CO2),” a expliqué dans un communiqué le professeur Thomas Henning, directeur émérite de l’MPIA.
Crédit : Elsa Ducrot (CEA) / MPIA
Cette donnée peut s’aligner avec celle obtenue par des analyses à 15 microns, car un phénomène connu sous le nom de inversion thermique peut se produire, également observé dans notre système solaire, par exemple sur la lune Titane de Saturne. Malgré cette similitude, les scientifiques s’attendent à une situation très différente pour TRAPPIST-1b par rapport à Titane et à d’autres corps rocheux de notre système. “Nous pourrions nous retrouver face à un type d’atmosphère jamais observé auparavant,” ont expliqué les experts.
Ces études soulignent combien il est compliqué d’étudier l’atmosphère des exoplanètes, malgré l’utilisation d’instruments puissants comme le James Webb. La possible présence d’une atmosphère stable sur cette planète pourrait suggérer un maintien d’une couche de gaz sur celles de la zone habitable, renforçant les espoirs qu’elles pourraient être de possibles « secondes terres », peut-être déjà peuplées de formes de vie et offrant un air respirable. Les détails de la recherche “Combined analysis of the 12.8 and 15 μm JWST/MIRI eclipse observations of TRAPPIST-1 b” ont été publiés dans Nature Astronomy.