Pour la première fois, des astronomes ont détecté une atmosphère autour d’une planète rocheuse en orbite dans la zone habitable d’une étoile proche.
Ces planètes ont longtemps été considérées comme les meilleurs endroits de la galaxie pour rechercher des signes de vie extraterrestre. Mais jusqu’à présent, « les planètes ressemblaient à des roches nues », explique l’astronome Laura Kreidberg de l’Institut Max Planck d’astronomie d’Heidelberg, en Allemagne. Il n’était pas clair si des planètes comme celle-ci pouvaient même avoir une atmosphère. Cette étude montre qu'ils le peuvent, rapportent les astronomes dans Science 16 juillet.
« Je me sens désormais plus optimiste quant aux chances de création d'environnements habitables au-delà du système solaire », déclare Kreidberg.
La planète, LHS 1140b, est environ 5,6 fois plus massive que la Terre et 1,73 fois plus grande que la Terre. Ces dimensions correspondent à une composition semblable à celle de la Terre enveloppée dans une atmosphère gazeuse, ou peut-être dans un océan mondial d’eau. Il orbite également suffisamment loin de son étoile pour que sa température de surface puisse supporter de l'eau liquide.
Mais l’étoile hôte est une naine M froide et sombre, le type d’étoile le plus courant dans la galaxie. Ces étoiles produisent des voisinages notoirement mauvais, émettant des radiations intenses et des éruptions stellaires brutales qui pourraient détruire l'atmosphère de leurs planètes.
« La question ouverte est la suivante : les exoplanètes rocheuses peuvent-elles même conserver leur atmosphère autour des naines M ? » déclare l'astronome planétaire Collin Cherubim du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts.
Cherubim et ses collègues ont utilisé le télescope Magellan Clay de l'observatoire de Las Campanas dans le désert d'Atacama au Chili pour observer LHS 1140b passant devant l'étoile et bloquant un peu sa lumière.
Juste avant le début de ce transit et pendant un certain temps après, les chercheurs ont observé l'empreinte moléculaire de l'excès d'hélium gazeux absorbant la lumière de l'étoile. Cet excès est le signe d'un écoulement d'hélium hors de l'atmosphère de la planète, dit Chérubins – ce qui signifie qu'il en existe un.
« Vraiment, la chose la plus excitante ici est que la planète a une atmosphère », explique Cherubim.
Des études antérieures avaient trouvé des signes d'hélium s'échappant de planètes plus grandes que LHS 1140b, appelées mini-Neptunes. Ceux-ci sont peut-être en train de perdre leur atmosphère et de devenir des roches nues.
Le LHS 1140b perd également de l'hélium. «Cela change lentement», dit Cherubim. « À des échelles de temps astronomiques, dans des milliards d’années, l’atmosphère sera très différente. »
Mais il ne sera probablement pas perdu pour toujours. LHS 1140b est plus froid que les mini-Neptunes et perd de la masse atmosphérique à un rythme beaucoup plus faible. La planète a déjà conservé son atmosphère pendant plus de 3 milliards d'années et pourrait rester stable pendant un milliard de plus, calcule Cherubim. Même dans ce cas, la planète pourrait maintenir une atmosphère composée de gaz plus lourds comme le dioxyde de carbone ou l’azote.
Les observations de suivi avec le télescope spatial James Webb aideront à déterminer d'autres caractéristiques de l'atmosphère, comme la quantité d'hélium qu'elle contient et les autres molécules qui s'y trouvent. Une autre détection confirmerait également que l'atmosphère est bien là, dit Kreidberg.
Une planète rocheuse avec une atmosphère riche en hélium est une découverte surprenante, ajoute-t-elle. « C'est un genre de planète que nous n'avons jamais vu auparavant », dit-elle. Son atmosphère est plus épaisse que celle attendue pour une planète rocheuse, mais pas assez épaisse pour être une géante gazeuse. « Parce que c'est une planète tellement exotique et bizarre, il ne m'est jamais venu à l'esprit d'aller la chercher. »
