Le télescope James Webb (JWST) nous ravi encore une fois après ses dernières observations sur K2-18b. L’instrument star de la NASA récemment porté son attention sur un système planétaire déjà célèbre, TRAPPIST-1, situé à « seulement » 40 années-lumière de notre planète. Découvert en 2016, il est composé d’une petite étoile naine rouge ultra-froide autour de laquelle gravitent sept planètes rocheuses. Plusieurs d’entre elles se trouvent dans la fameuse « zone habitable », là où l’eau pourrait rester liquide.
Parmi elles, il y en a une qui mérite qu’on s’y intéresse de plus près : TRAPPIST-1e, une exoplanète tempérée, qui, selon les observations de JWST, semble avoir échappé au destin stérile de ses voisines. En effet, elle pourrait jouir de la protection d’une atmosphère secondaire, riche en azote (N), semblable à celle enveloppant notre planète. L’équipe de Néstor Espinoza (Space Telescope Science Institute) et de Natalie Allen (Johns Hopkins University) vient de publier deux études à propos de cette planète dans la revue The Astrophysical Journal Letters, disponible à lecture sur cette page et celle-ci, dont les résultats sont particulièrement prometteurs.
Une candidate idéale pour la vie
Depuis qu’elle a été détectée, TRAPPIST-1e fait partie des meilleures candidates dans la recherche d’une planète « jumelle » de la Terre. Pourquoi ? Parce qu’elle orbite assez loin de son étoile pour ne pas carboniser sous une chaleur extrême, mais reste tout de même suffisamment proche pour ne pas être une boule de glace comme Uranus ou Neptune.
C’est ce qu’on appelle, en astronomie, la « zone habitable » : si elle était trop près de son étoile, toute son eau s’évaporerait ; et si c’était le cas inverse, elle ne serait qu’un vaste désert congelé. TRAPPIST-1e se situe dans ce fragile entre-deux, voilà pourquoi elle est si intéressante.
Néanmoins, ce seul critère ne suffit pas pour affirmer que TRAPPIST-1e est habitable, ce serait trop simple. Si une planète est dépourvue d’atmosphère, trouver de l’eau liquide à sa surface est tout simplement impossible. Pour que l’eau existe à l’état liquide, elle a besoin d’une pression atmosphérique suffisante. Sans cette pression, l’eau passe directement de l’état solide (glace) à l’état gazeux (vapeur) ; un processus appelé sublimation : elle s’évapore instantanément. C’est ce qui se passerait sur la Lune, par exemple, si de l’eau y était exposée.
Voilà tout l’enjeu des observations menées par l’équipe de recherche : analyser la lumière de l’étoile TRAPPIST-1 au moment où la planète passe devant elle, un phénomène appelé « transit ». Lorsque TRAPPIST-1e orbite entre son étoile et le télescope James Webb, une infime partie de la lumière traverse sa fine enveloppe gazeuse, seulement si elle en possède une.
Cette lumière, filtrée par d’éventuelles molécules, porte alors une signature chimique que les instruments du JWST peuvent déchiffrer. C’est en comparant ces variations que les astronomes espèrent déterminer si TRAPPIST-1e possède une atmosphère, et surtout, de quel type.
« TRAPPIST-1e figure toujours parmi les planètes les plus intéressantes de la zone habitable, et ces résultats nous permettent d’avancer dans la compréhension de sa véritable nature », explique Sara Seager, astrophysicienne au MIT et co-autrice des deux études.
S’il y a un point assez marquant à retenir des observations des deux équipes, c’est que l’atmosphère de cette planète n’est pas hostile. Elle est incomparable avec celles que l’on peut retrouver, par exemple, sur Vénus ou sur Mars, saturées en dioxyde de carbone (CO₂), qui provoquent, dans les deux cas, des conditions invivables. Sur Vénus, son atmosphère est si dense qu’elle provoque un effet de serre infernal ; sur Mars, elle est si fine qu’elle ne retient presque pas la chaleur. Impossible donc d’y retrouver aujourd’hui de l’eau liquide en surface, même si Mars en possède sous sa surface.
TRAPPIST-1e, elle, possèderait une atmosphère secondaire, constituée de gaz plus lourds comme l’azote. C’est précisément le type d’atmosphère qui entoure la Terre, dans laquelle ce gaz représente 78 % de l’air que nous respirons. Une telle composition garantirait théoriquement un environnement bien plus favorable à l’existence d’eau à sa surface.
Attention à ne pas s’emballer toutefois, comme le souligne Ryan MacDonald, de l’Université de St Andrews, en Écosse, qui n’écarte pas l’idée que TRAPPIST-1e ne soit finalement « qu’une surface rocheuse à nu ». Si les premiers indices relevés par JWST sont assez positifs, il nous faudra néanmoins de nombreuses autres données qui détermineront si cette planète est vraiment enveloppée d’une atmosphère.
Une Terre 2.0 ?
Si nous nous accordons un jour sur le fait que TRAPPIST-1e possède une telle atmosphère, cela signifierait qu’elle serait, à ce jour, la planète extrasolaire qui incarne le mieux l’idée d’une Terre bis. Ana Glidden, elle aussi, du MIT, qui a coordonné l’interprétation des données, tient tout de même à insister sur le caractère « primitif » de cette découverte. « Nous n’en sommes qu’aux prémices de ce que Webb peut accomplir. C’est tout de même extraordinaire de pouvoir analyser la lumière d’étoiles à travers des planètes de la taille de la Terre, situées à 40 années-lumière, et d’imaginer le monde qu’elles forment ».
JWST a donc encore beaucoup de travail à accomplir ; un travail rendu d’autant plus difficile par la nature même de l’étoile centrale, TRAPPIST-1, dont le système planétaire porte le nom. Cette petite naine rouge est extrêmement active et connaît régulièrement des éruptions stellaires qui projettent des torrents de particules énergétiques. Des phénomènes suffisamment puissants, capables d’arracher et de dissiper l’atmosphère d’une planète au fil du temps. C’est sans doute ce qui s’est produit pour TRAPPIST-1d, une planète plus proche de l’étoile, où aucune enveloppe gazeuse n’a été détectée.
Si TRAPPIST-1e a échappé au sort de ses voisines, privées d’atmosphère par les assauts de leur étoile, elle deviendra certainement un cas d’école dans l’étude des exoplanètes habitables. Elle offrirait enfin la preuve que des mondes terrestres peuvent survivre, même dans l’environnement instable des naines rouges. Mais il serait prématuré de crier victoire : pour le moment, les indices sont trop parcellaires et ne permettent en rien de tirer des conclusions suffisamment solides à son égard. Peut-être n’est-elle qu’un bloc de roche privée d’air, peut-être est-elle l’inverse ? Deux scénarios qui devront être encore explorés par de nombreuses autres observations, car JWST, comme expliqué plus haut, n’en est qu’aux prémices de son enquête. La « deuxième Terre » que nous cherchons depuis 1995, continue à se dérober aux yeux de nos instruments et il faudra accepter, dans tous les cas, que la réponse ne puisse nous arriver avant plusieurs décennies. TRAPPIST-1e sera-t-elle la première à démontrer que la vie n’est pas l’apanage de notre Système solaire ?
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