Située à environ 48 années-lumière de la Terre, LHS 3844 b est ce qu’on appelle une « super-Terre », environ 30 % plus grande que notre Planète, qui orbite autour d’une naine rouge en seulement onze heures à une distance extrêmement faible : à peine trois diamètres stellaires de son étoile, soit moins de 1 % de la distance Terre-Soleil.
À une telle distance, la planète est verrouillée gravitationnellement : elle présente toujours la même face à son étoile. Sa face éclairée atteint ainsi des températures de plus de 725 °C, tandis que l’autre reste plongée dans une nuit glaciale. La planète est d’ailleurs totalement dépourvue d’atmosphère, une aubaine pour les astronomes qui peuvent observer directement le rayonnement émis par sa surface, sans être gênés par une enveloppe gazeuse. Jusqu’à récemment, l’étude des exoplanètes reposait d’ailleurs presque exclusivement sur leurs atmosphères.
Vers une géologie exoplanétaire
Mais une nouvelle étape vient d’être franchie. Une équipe de chercheurs a utilisé l’instrument Miri (Mid-Infrared Instrument), embarqué sur le télescope spatial James-Webb, afin de mesurer très précisément la quantité de lumière émise à différentes longueurs d’onde. Ils ont pu mesurer de minuscules variations de luminosité dans la lumière combinée de l’étoile et de la planète au cours de plusieurs orbites de cette dernière.
Les fameux Little Red Dots (LRD) ou « petits points rouges » en français, qui ont été découverts par le télescope James-Webb, ont donné lieu à plusieurs explications possibles quant à leur vraie nature. Un objet similaire, mais moins ancien, avait en fait été détecté en rayons X par le satellite Chandra il y a environ dix ans. On pense maintenant que cet objet soutient le scénario selon lequel interviennent des objets exotiques baptisés des « étoiles à trou noir »…. Lire la suite
En isolant la contribution de la planète, ils ont reconstruit un spectre thermique, une sorte de code-barres lumineux servant de signature aux matériaux présents en surface. Ils ont ensuite comparé ce spectre à des bases de données de roches connues sur Terre, la Lune et Mars (comme des basaltes, granites, et d’autres minéraux riches en fer ou en magnésium) étudiées en laboratoire.
Cette méthode, inspirée des sciences de la Terre, marque l’émergence d’un nouveau champ : la géologie exoplanétaire. Les chercheurs publient leur résultat dans la revue Nature.
D’après leurs premières analyses, la surface de LHS 3844 b ne ressemble pas à celle de la Terre. Elle ne montre aucune signature de croûte riche en silicates de type continental, généralement associée à la tectonique des plaques et à la présence d’eau.
LHS 3844 b (vue hypothétique) est une super-Terre orbitant très proche de son étoile. Elle est donc verrouillée gravitationnellement et effectue une révolution autour de son étoile en même temps qu’un tour complet sur elle-même. © Nasa, Eyes On Exoplanets
Une surface sombre, entre volcanisme et altération spatiale
Les données indiquent plutôt une surface sombre, composée de roches riches en fer et en magnésium, proches des basaltes que l’on retrouverait au sein du Système solaire, sur la Lune ou sur Mercure.
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Selon les auteurs, deux scénarios principaux peuvent expliquer cet aspect. Dans le premier, la planète serait encore géologiquement active. Des épisodes récents de volcanisme auraient produit de vastes étendues de roche fraîche, encore peu altérée par l’environnement spatial. Ce scénario serait compatible avec une surface dominée par des coulées basaltiques solides.
Dans le second, la surface serait au contraire ancienne et fortement altérée. Exposée en permanence aux radiations de son étoile, très proche, et bombardée par des micrométéorites, elle serait recouverte d’une fine couche de poussières enrichie en fer et en carbone, similaire au régolithe présent sur la Lune.
Sur les corps rocheux géologiquement actifs du Système solaire, des épisodes de volcanisme s’accompagnent généralement de forts dégazages, notamment constitués de dioxyde de soufre (SO2). Aucune signature de tels gaz n’a été détectée, poussant les chercheurs à privilégier l’hypothèse d’une surface ancienne et fortement altérée. LHS 3844 b pourrait donc bel et bien ressembler à Mercure (mais avec une taille bien plus élevée).
Image mosaïque de Mercure, la planète la plus proche du Soleil. © Nasa, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Carnegie Institution of Washington
Mais au-delà du cas de cette exoplanète, cette étude ouvre une perspective inédite : il devient possible de contraindre la composition et l’histoire géologique de planètes situées à des dizaines d’années-lumière. Les auteurs de l’étude espèrent désormais aller plus loin, en distinguant non seulement la composition chimique, mais aussi la texture des surfaces (roches massives et denses ou matériaux pulvérisés).
À terme, cette approche pourrait permettre de comparer la diversité géologique des exoplanètes, comme on le fait déjà pour les planètes du Système solaire. Une étape supplémentaire qui pourrait nous aider à comprendre à quoi ressemblent ces mondes lointains.