Comment les forces de marée façonnent-elles l'évolution orbitale d'une planète, en particulier pour celles de la zone habitable? Une étude récemment soumise vise à répondre à cette question, car une équipe internationale de chercheurs a étudié comment les forces de marée beaucoup plus fortes que celles de la Terre pourraient influencer les orbites des planètes de zone habitable avec des chemins très excentriques autour des étoiles à faible masse. Leur travail pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment les exoplanètes se forment et évoluent – et où la vie au-delà de la Terre pourrait être possible.
L'étude est publiée sur le arxiv serveur de préimprimée.
Les chercheurs ont utilisé une série de modèles informatiques pour simuler les forces de marée sur Terre et trois exoplanètes: Proxima Centauri B, GJ 3323B et Trappist-1e, qui sont situées respectivement environ 4,24, 17,5 et 40 années-lumière de la Terre. Comme indiqué, les chercheurs ont analysé les données des planètes en orbite des étoiles de faible masse, et la masse de l'étoile de chaque planète par rapport à notre Soleil est respectivement de 0,12, 0,17 et 0,08.
De plus, les excentricités observées des planètes sont d'environ 0,35, 0,23 et 0,0051. Pour le contexte, l'excentricité observée de la Terre est de 0,0167. L'un des aspects les plus importants de ces planètes est que leurs axes semi-majoraires (la distance de son étoile) sont chacun beaucoup plus petits que la Terre à 0,0485, 0,0328 et 0,0282 unités astronomiques (AU), respectivement. Pour le contexte, la Terre est à 1 UA de notre soleil.
En fin de compte, les modèles ont révélé que l'énergie de la force de marée exerçait sur des planètes avec des orbites excentriques pourrait entraîner la manipulation de leurs orbites 1-2 plus grande que la Terre. En plus de manipuler l'évolution orbitale, l'augmentation des forces de marée pourrait également influencer la géographie de la surface planétaire.
L'étude note dans ses conclusions: « Dans cette condition, il est probable que tous les continents au-dessus du niveau de la mer seraient facilement érodés par les marées océaniques, ne laissant aucun continent de telle sorte que la planète ressemblerait davantage à une planète aqua si la planète a toujours des océans.
« Les teintes océaniques fortes peuvent induire une grande dissipation d'énergie des marées et peuvent également améliorer le mélange océanique profond, la circulation de renversement océanique et donc le transport de chaleur océanique équatrice à pole. Pour les planètes rotatives asynchrones avec de petites excentricités, les marées océaniques seraient beaucoup plus faibles mais sont toujours non négatives et comparables à celles sur Terre. »
La raison pour laquelle les forces de marée ont été étudiées pour les exoplanètes est que la première est un événement courant dans tout notre système solaire, notamment entre la Terre et sa Lune. Alors que la Terre est environ 81 fois plus massive que la lune, ce dernier est suffisamment grand et orbitesse suffisamment proche pour exercer son traction gravitationnelle sur le premier. Il en résulte un renflement de l'eau quotidienne sur les côtés opposés de la Terre, qui est utilisé principalement par les industries de la navigation de plaisance et de pêche pour déterminer les moments les plus opportuns pour lancer et récupérer les navires.
Au-delà de la Terre, des forces de marée sont observées entre Jupiter et deux de ses lunes galiléennes, IO et Europa. Alors que l'OI beaucoup plus petite orbite, le Jupiter beaucoup plus massif, l'orbite excentrique de l'ancienne se rapproche de plus en plus de Jupiter, ce qui entraîne une traction gravitationnelle de Jupiter étant respectivement plus grande et plus faible, respectivement. Au cours des millions d'années, cette flexion constante et la compression de l'EMI entraînent un chauffage par friction de son intérieur, ce qui entraîne le corps planétaire le plus actif le plus volcaniquement du système solaire.
Comme IO, l'orbite d'Europa est également excentrique, mais elle reçoit également une traction gravitationnelle de Ganymede, qui orbite au-delà d'Europa. Ces forces de marée entraînent l'Europa possédant un grand océan à eau liquide, qui est devenue une cible pour les astrobiologistes avec le vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA actuellement en route vers Europa pour mieux comprendre l'habitabilité de la lune.
Comme le montre cette étude, le phénomène des forces de marée s'étend bien au-delà de notre système solaire, influençant potentiellement la façon dont les planètes se forment et évoluent et la vie plausible qui pourrait exister là-bas. Comme le nombre d'exoplanètes de zone habitable connus continue d'augmenter, notre connaissance de leur formation et de leur évolution, et s'ils ont les ingrédients à vie tels que nous le connaissons.
