Imaginez un système stellaire où sept planètes rocheuses, toutes à peu près de la taille de la Terre, sont blotties près de leur soleil. C’est le système TRAPPIST-1, situé à seulement 40 années-lumière. Une nouvelle étude suggère que ces mondes intrigants pourraient abriter des quantités d’eau étonnamment importantes, mais très variables – un ingrédient clé dans la recherche de vie au-delà de la Terre. Le potentiel d’eau dépend de la quantité de gaz, y compris la vapeur d’eau, libérée de l’intérieur des planètes par l’activité volcanique. Cette découverte souligne l’incroyable diversité possible parmi les exoplanètes et offre de nouvelles pistes pour l’exploration future.
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Un système de sept mondes de taille terrestre
Le système TRAPPIST-1 est unique. Il abrite sept planètes connues qui sont similaires en masse et en rayon à notre propre planète. Elles orbitent autour d’une étoile froide et petite connue sous le nom de naine rouge, le type d’étoile le plus courant dans notre galaxie, la Voie lactée. Parce que l’étoile est beaucoup moins lumineuse que notre soleil, ces planètes orbitent très près pour rester chaudes. Trois des sept planètes sont situées dans la « zone habitable », la région où les températures pourraient permettre à l’eau liquide d’exister à la surface d’une planète.
La grande question est : l’une de ces planètes possède-t-elle réellement de l’eau ? Et si oui, en quelle quantité ?
Le rôle de l’activité volcanique
Les scientifiques ne disposent pas encore de preuves directes d’océans ou d’eau abondante sur ces mondes lointains. Cependant, une nouvelle étude dirigée par Trent Thomas de l’Université de Washington, impliquant des chercheurs du centre de recherche Ames de la NASA, explore une façon dont ces planètes pourraient obtenir et conserver de l’eau : par le dégazage volcanique.
Pensez au dégazage volcanique comme à une planète qui « respire » des gaz de son intérieur. Sur Terre, les volcans libèrent de la vapeur d’eau et d’autres gaz qui contribuent à notre atmosphère et à nos océans sur des milliards d’années. Les chercheurs ont utilisé des modèles basés sur l’activité volcanique observée sur les planètes rocheuses de notre propre système solaire pour estimer la quantité d’eau qui pourrait être libérée sur les planètes TRAPPIST-1. Ils ont ensuite comparé ces modèles aux observations existantes du système, incluant probablement des données du télescope spatial James Webb de la NASA, qui observe ces planètes.
Concept d'artiste de la surface de TRAPPIST-1f, montrant un océan potentiel, des structures glacées et l'étoile rouge hôte à l'horizon.
De roche stérile à mondes aquatiques ?
Ce que l’étude a découvert est fascinant : la quantité de dégazage volcanique pourrait varier considérablement d’une planète TRAPPIST-1 à l’autre. Les modèles suggèrent que l’activité pourrait être aussi faible que seulement 0,03 fois le taux sur Terre, ou aussi élevée que huit fois plus. Cette large gamme signifie que les planètes pourraient être incroyablement diverses quant à leur teneur en eau.
Certaines planètes pourraient être sèches et stériles, tandis que d’autres pourraient avoir des océans peu profonds, et d’autres encore pourraient être des « mondes océaniques » complètement recouverts d’eau profonde. L’étude suggère que si les taux de dégazage sont suffisamment élevés, ils pourraient potentiellement reconstituer l’eau perdue dans l’espace sur de longues périodes, permettant aux planètes de maintenir des océans de surface ou des atmosphères avec de la vapeur d’eau.
La recherche indique que bien qu’une faible activité volcanique soit plausible pour de nombreuses planètes, la possibilité de taux beaucoup plus élevés (même dix fois ceux de la Terre) ne peut être exclue. Cette variabilité s’étend probablement à leur structure interne et à leur composition.
Diagramme montrant diverses structures intérieures possibles des planètes TRAPPIST-1.
Comparées à la Terre, où l’eau ne représente qu’une infime fraction (environ 0,02 %) de la masse totale de notre planète, les planètes TRAPPIST-1 pourraient potentiellement en contenir beaucoup plus – peut-être jusqu’à 1 % de leur masse en eau, surtout dans les estimations les plus élevées.
Cette variabilité est soutenue par d’autres observations. Par exemple, le télescope spatial James Webb a découvert que les deux planètes les plus intérieures, TRAPPIST-1 b et TRAPPIST-1 c, n’ont probablement pas d’atmosphère épaisse. Cependant, même sans atmosphère épaisse, ces planètes pourraient encore cacher de l’eau sous leur surface ou avoir de fines atmosphères contenant de la vapeur d’eau ou de l’oxygène, selon l’étude.
Implications pour d’autres mondes
Les conclusions de cette étude ne se limitent pas au système TRAPPIST-1. Étant donné que les étoiles naines rouges sont si courantes, comprendre le potentiel d’eau et d’activité géologique sur leurs planètes rocheuses est crucial pour la recherche plus large de mondes habitables.
Les modèles utilisés dans cette étude pourraient s’appliquer à d’autres exoplanètes de taille, de masse et d’âge similaires orbitant autour de naines rouges. Ils fournissent une base théorique expliquant comment les planètes rocheuses autour de ces étoiles pourraient potentiellement maintenir des océans de surface ou de fines atmosphères riches en eau, même compte tenu de défis tels que le fort rayonnement stellaire au début de la vie de l’étoile.
Illustration d'artiste des sept planètes rocheuses de taille Terre en orbite autour de l'étoile TRAPPIST-1.
Alors que des télescopes comme le télescope spatial James Webb continuent d’observer ces voisins fascinants, nous en apprendrons sans aucun doute davantage sur leurs atmosphères, leur composition et si l’eau liquide, voire la vie, pourrait exister sur ces mondes lointains.
Cette nouvelle recherche publiée dans The Planetary Science Journal ajoute une autre couche au tableau complexe des planètes TRAPPIST-1, suggérant qu’elles sont loin d’être uniformes et pourraient cacher des secrets surprenants sous leur surface.
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