De l'eau dans l'atmosphère d'une exoplanète "potentiellement habitable": six questions pour mieux comprendre

L'exoplanète K2-18b
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L'exoplanète K2-18b - © AFP PHOTO /ESA/HUBBLE/M.KORNMESSER

Des astronomes ont détecté pour la première fois de la vapeur d’eau dans l’atmosphère d’une planète située dans "la zone habitable" de son étoile. Nous répondons à six questions afin de décoder cette information.

1 Qu'est-ce qu'une exoplanète?

Une exoplanète est une planète située en-dehors du Système solaire, autrement dit : elle orbite autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour sont situées à moins de 400 années-lumière de notre Système solaire. Une année-lumière équivaut approximativement à 9.460 milliards de km.

2 Où se trouve l'exoplanète K2-18b?

L'exoplanète K2-18b orbite autour de l'étoile K2-18, dans la constellation du Lion, à 110 années-lumière du système solaire. K2-18b est huit fois plus massive et deux fois plus grande que la Terre. Cette exoplanète est probablement composée de silicates et de glace. Son existence a été confirmée en 2015, notamment grâce au télescope spatial américain Kepler.

3 Quelles sont les données observées par le télescope spatial Hubble?

C'est un autre télescope spatial qui est à l'origine des dernières découvertes au sujet de K2-18b: Hubble est le fruit d'une collaboration entre la Nasa et l'ESA. Il a été lancé en 1990 et mis sur orbite à environ 570 km de la Terre. Il prend des photos et il peut aussi faire des observations à l'aide de spectroscopes. L'avantage d'un télescope spatial par rapport aux instruments au sol c'est que les observations sont faites hors de l'atmosphère de la Terre, et à l'abri de la pollution lumineuse.

A partir des données enregistrées en 2016 et 2017 par Hubble, les astronomes ont développé des algorithmes afin d'analyser la lumière filtrée par l'atmosphère de K2-18b. Et la "signature moléculaire de la vapeur d'eau" a été révélée lors de cette analyse, expliquent les chercheurs dans leur étude publiée dans Nature Astronomy.

Michaël Gillon, astrophysicien à l'Uliège, en dit plus sur la méthode utilisée: "On se base sur le fait que, si l'on regarde depuis le Système solaire, la planète passe devant son étoile à chaque orbite. Et lorsqu'elle passe devant son étoile, une partie de la lumière émise par l'étoile dans notre direction passe dans l'atmosphère. Et en analysant cette lumière avec un des instruments du télescope Hubble on peut détecter des signatures qui sont dues à différentes molécules dans l'atmosphère de la planète. Et ici en l'occurrence c'est de l'eau".

4 Quels sont les critères utilisés par ces astronomes pour déterminer qu'une planète est "potentiellement habitable"?

L'eau est un élément indispensable à la vie : tous les êtres vivants ont besoin d'eau pour exister et les êtres vivants sont constitués d'eau. Il est question en l'occurrence d'eau liquide, pas sous forme solide (glace) ni sous forme gazeuse (vapeur). C'est pour cela que les astronomes recherchent d'abord la présence de molécules d'eau sur une planète pour déterminer si une vie y est possible.

Il faut aussi que la planète soit dans la "zone habitable" de son étoile : c'est-à-dire ni trop loin ni trop près de son étoile. Si elle est trop loin, il fait trop froid et l'eau est de la glace; si elle est trop près, l'eau est sous forme de vapeur.

Cette planète n'est pas du tout habitable

5 Comment ces astronomes sont-ils arrivés à la conclusion que l'exoplanète K2-18B est la "meilleure candidate" pour la recherche de signes de vie extraterrestre?

K2-18b a une température assez semblable à celle de la Terre, possède une atmosphère, et cette dernière contient de la vapeur d'eau. "On ne peut pas en déduire qu’il y a de l’eau liquide à la surface de l’exoplanète mais je pense que c’est fortement possible", selon Giovanna Tinetti, astrophysicienne à l’University College London, coauteure de l'étude publiée dans Nature Astronomy.

Cependant l'astrophysicien belge Michaël Gillon, qui a lui-même beaucoup étudié les exoplanètes, tempère le qualificatif d'"habitable" : "Il s'agit ici de la détection d'eau dans l'atmosphère d'une exoplanète relativement petite. Mais on sait que cette planète est très peu dense, et elle a sans doute une atmosphère très étendue. Il y a de l'eau sous forme gazeuse dans cette atmosphère, mais à la surface de ce corps on est à des températures énormes, qui font que cette planète n'est pas du tout habitable.

6 L'exoplanète K2-18B pourrait-elle servir de "Terre de rechange"?

Pas du tout, selon l'astrophysicien Michaël Gillon : "Cette planète est trop grosse : elle fait huit fois la masse de la Terre et elle fait plus de deux fois son rayon. Donc elle a une densité beaucoup plus faible que celle de la Terre, ce qui indique qu'elle a une très grosse atmosphère, très riche en hydrogène. On n'a pas du tout une planète rocheuse avec une très fine atmosphère et de l'eau liquide qui pourrait exister à la surface".

"Le fait qu'on détecte de l'eau est une indication supplémentaire que son atmosphère est énorme. Donc ce n'est pas du tout une planète rocheuse susceptible d'abriter la vie", précise-t-il.

La route reste longue avant de savoir si nous sommes seuls dans l’Univers. Les astronomes attendent beaucoup des télescopes nouvelles générations, comme le satellite TESS de la Nasa, la mission ARIEL de l’ESA ou le James Webb Space Telescope.

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