Les signes de vie?  James Webb en révèle davantage sur l'atmosphère de l'exoplanète K2-18 b

Jean Delaunay

Les signes de vie? James Webb en révèle davantage sur l’atmosphère de l’exoplanète K2-18 b

Les astronomes recherchent des signes de vie ailleurs dans l’univers – et la planète K2-18 b présente un intérêt particulier.

La NASA a indiqué que le télescope spatial James Webb aurait pu détecter une molécule dans l’atmosphère d’une exoplanète lointaine, qui sur Terre n’est produite que par la vie.

La planète K2-18 b fait l’objet d’études approfondies depuis que les astronomes ont annoncé en 2019 avoir trouvé des signes potentiels de vapeur d’eau dans son atmosphère.

En orbite autour d’une étoile naine rouge dans la constellation du Lion, à environ 120 années-lumière de notre propre système solaire, la planète est 8,6 fois plus massive que la Terre.

Une étude ultérieure portant sur les mêmes données a ensuite suggéré que les vapeurs d’eau pourraient en réalité être du méthane.

Aujourd’hui, le télescope James Webb a tourné son regard encore plus puissant vers la planète, fournissant ainsi une mine de nouvelles données.

Il a révélé la présence de molécules carbonées, notamment le méthane et le dioxyde de carbone, ce qui alimente les spéculations selon lesquelles le K2-18 b pourrait avoir une atmosphère riche en hydrogène et une surface recouverte d’eau et d’océan.

Ces caractéristiques pourraient potentiellement être les signes d’une planète susceptible de supporter la vie.

Des indices de vie ?

Parmi les observations faites par Webb figurait la possible détection d’une molécule appelée sulfure de diméthyle (DMS), qui sur notre planète n’est produite que par la vie.

La majorité du DMS trouvé dans l’atmosphère terrestre provient du phytoplancton, des organismes microscopiques présents dans les océans.

Dans un communiqué, la NASA a déclaré que l’inférence de DMS dans l’atmosphère est « moins robuste » que d’autres découvertes et nécessite une validation plus approfondie.

« Les prochaines observations de Webb devraient pouvoir confirmer si le DMS est effectivement présent dans l’atmosphère de K2-18 b à des niveaux significatifs », a expliqué Nikku Madhusudhan, astronome à l’Université de Cambridge et auteur principal de l’article annonçant ces résultats.

L’agence spatiale a toutefois déclaré que l’abondance de méthane et de dioxyde de carbone détectée dans l’atmosphère, ainsi que la pénurie d’ammoniac, confortent l’hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir un océan d’eau sous une atmosphère riche en hydrogène dans K2-18b. .

On pense que la planète est un exemple de monde hycéen – une planète plus grande que la Terre mais plus petite que les géantes gazeuses de notre système solaire, qui est recouverte d’un océan liquide et d’une épaisse atmosphère d’azote.

Il n’existe pas de planètes comme K2-18 b dans notre système solaire, elles sont donc mal connues, même si les scientifiques pensent qu’elles sont communes autour des étoiles naines rouges.

Certains astronomes pensent que les planètes hycéennes pourraient constituer des environnements prometteurs pour la recherche de preuves de vie.

« Nos résultats soulignent l’importance de prendre en compte la diversité des environnements habitables dans la recherche de la vie ailleurs », a expliqué Madhusudhan.

« Traditionnellement, la recherche de vie sur les exoplanètes s’est concentrée principalement sur les planètes rocheuses plus petites, mais les mondes hycéens plus grands sont nettement plus propices aux observations atmosphériques ».

Exoplanète de zone habitable

Les astronomes sont particulièrement intéressés par l’étude de K2-18 b car elle se trouve également dans la zone habitable de son étoile hôte, ce qui signifie qu’elle n’est ni trop proche ni trop loin de son soleil.

La NASA prévient cependant que malgré la composition apparente de son atmosphère et sa proximité avec son étoile, la taille de la planète signifie que son intérieur contient probablement un vaste manteau de glace à haute pression, comme Neptune, mais avec une atmosphère plus mince, riche en hydrogène et un surface de l’océan.

L’agence spatiale affirme que même si les mondes hycéens devraient avoir des océans d’eau, il est également possible que l’océan soit trop chaud pour être habitable ou pour être liquide.

« Bien que ce type de planète n’existe pas dans notre système solaire, les planètes sub-Neptunes sont le type de planète le plus courant connu jusqu’à présent dans la galaxie », a expliqué Subhajit Sarkar, membre de l’équipe de l’Université de Cardiff.

« Nous avons obtenu à ce jour le spectre le plus détaillé d’une zone habitable sub-Neptune, ce qui nous a permis de déterminer les molécules qui existent dans son atmosphère ».

Mesurer l’atmosphère

Étudier la composition atmosphérique potentielle d’une exoplanète est une tâche difficile, d’autant plus difficile que l’étoile hôte est bien plus brillante que la planète elle-même.

Les astronomes ont pu analyser K2-18 b en observant la lumière de son étoile mère, lorsqu’elle traversait l’atmosphère de la planète. Parce que la planète passe devant l’étoile, nos télescopes sont capables de détecter la baisse de luminosité qui se produit lors de ce passage.

C’est une technique courante pour détecter la présence d’une planète autour d’une étoile, mais elle conduit également à l’émission d’une certaine lumière traversant l’atmosphère de la planète – lumière qui peut être captée par des télescopes aussi puissants que le James Webb.

En étudiant cette lumière, les experts peuvent déterminer certains des gaz qui composent l’atmosphère de l’exoplanète. « Ce résultat n’a été possible que grâce à la gamme de longueurs d’onde étendue et à la sensibilité sans précédent de Webb, qui ont permis une détection robuste des caractéristiques spectrales avec seulement deux transits », a déclaré Madhusudhan.

« A titre de comparaison, une observation de transit avec Webb a fourni une précision comparable à huit observations avec Hubble réalisées sur quelques années et dans une gamme de longueurs d’onde relativement étroite ».

Les chercheurs ont ajouté que ce n’était que le début des observations de Webb et qu’il y en aurait donc « beaucoup d’autres en route ».

Leurs résultats ont été publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters.

L’équipe a maintenant l’intention de mener des recherches de suivi avec le spectrographe MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope qui, espère-t-elle, valideront davantage leurs résultats et fourniront de nouvelles informations sur les conditions environnementales sur K2-18 b.

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