Depuis que la grande chasse aux exoplanètes a débuté au début des années 1990, nous en avons recensé près de 6 000. Dans ce grand inventaire, seulement quelques dizaines ont vu leur atmosphère être analysée, le plus souvent des géantes gazeuses très chaudes et collées à leurs étoiles. Un bien maigre palmarès, qu’aucun instrument, pas même James Webb ou le télescope Hubble n’a jamais pu étoffer, puisque tous se heurtent à la même difficulté.
Comme il est impossible d’observer en direct l’atmosphère d’une planète, on la déduit à partir de l’ombre qu’elle projette. Le disque opaque de la planète en occulte une part, mais un mince anneau de lumière filtre à travers les couches de gaz qui l’entourent et en revient amputé de certaines longueurs d’onde. C’est pourquoi il est bien plus facile d’observer des géantes gazeuses : plus une atmosphère est chaude, plus elle se dilate, et plus l’anneau lumineux qu’elle laisse filtrer est large. Chauffées à plus de 1 500 °C par une étoile qu’elles frôlent, ces géantes laissent entrevoir une couche de gaz de dizaines de milliers de kilomètres d’épaisseur.
Les planètes rocheuses tempérées, en revanche, sont des cibles ingrates : leur atmosphère est trop mince, et elle ne se laisse pas repérer facilement. Malgré cette difficulté, une équipe menée par Collin Cherubim, planétologue à l’Université Harvard, a réussi à en détecter une autour de LHS 1140 b, une super-Terre. « C’est la première fois que quelqu’un trouve une atmosphère sur une planète rocheuse dans la zone habitable d’une autre étoile », résume le chercheur, dont les travaux ont été publiés le 16 juillet dans la revue Science.
Une survivante en terrain hostile
LHS 1140 b pèse plus de cinq fois la masse terrestre pour 1,7 fois son rayon. Deux chiffres qui, mis ensemble, donnent sa densité moyenne : il s’agit bien d’une planète de roche et de métal, comme la Terre. Ce qui l’exclut d’office de la catégorie des planètes intermédiaires (comme Neptune), enveloppées d’une épaisse couche d’hydrogène. Elle reste malgré tout un peu trop volumineuse pour être composée exclusivement de roche ou de métaux purs ; une différence qui peut s’expliquer par la présence de matériaux légers à sa surface : une atmosphère et peut-être de l’eau.
Son étoile, LHS 1140, est une naine rouge : un cinquième de la masse et du diamètre du Soleil, et une surface bien plus froide, d’où sa couleur. Ces astres composent l’écrasante majorité des étoiles de la Voie lactée, et c’est autour d’eux que se concentre aujourd’hui l’essentiel de la recherche de mondes potentiellement habitables.
Comme vous le savez peut-être, les naines rouges ont une réputation détestable, mais méritée. Elles crachent continuellement des rayonnements de haute énergie (comme les ultraviolets et les rayons X) et des particules chargées, des tempêtes électromagnétiques si violentes qu’elles peuvent éroder l’atmosphère des mondes qui orbitent trop près d’elles. En quelques millions d’années seulement, une planète située trop près d’une naine rouge peut y perdre la totalité de son enveloppe gazeuse originelle, se retrouvant mise à nu face au vide spatial.
Mais LHS 1140 b a tenu bon : depuis plus de trois milliards d’années, elle conserve une partie de l’hélium accumulé lors de sa formation, alors même qu’elle en perd des centaines de milliers de kilos par seconde. Une résistance qui s’explique par sa distance orbitale. Pour jauger l’irradiation d’une exoplanète, on la rapporte toujours à celle que reçoit la Terre du Soleil, seul étalon dont on connaisse les effets : LHS 1140 b n’en reçoit que 42 %. Trop peu pour que les colères de sa naine rouge aient eu raison de son enveloppe.
Pourquoi la considère-t-on comme « potentiellement habitable » ? L’expression est essorée jusqu’à la corde et nombre d’articles de presse relatifs aux exoplanètes en ont fait l’usage, et continueront de l’employer. En réalité, le terme signifie qu’à cette distance de son étoile (14,2 millions de km), il est possible que de l’eau liquide se trouve à la surface de LHS 1140 b. Rien de plus. James Webb sera prochainement chargé, lors d’une future campagne d’observation où la planète transitera six fois devant son étoile, d’y détecter d’autres gaz. Diazote, dioxyde de carbone ou vapeur d’eau, les seuls capables de dire si de l’eau est restée liquide à sa surface.
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