Le télescope spatial Hubble détecte pour la première fois de la vapeur d'eau dans l'atmosphère d'une petite exoplanète !

L'exoplanète GJ 9827d, dont le diamètre est à peu près deux fois celui de la Terre, représente un exemple potentiel de planètes dotées d'atmosphères riches en eau qui pourraient exister ailleurs dans notre galaxie, d'après la NASA

Détection de l'eau sur une exoplanète : GJ 9827d

"C'est la première fois que nous pouvons démontrer directement, à travers une détection atmosphérique, que ces exoplanètes dotées d'atmosphères riches en eau peuvent réellement exister autour d'autres étoiles", a déclaré Björn Benneke de l'Institut Trottier pour la Recherche d'Exoplanètes à l'Université de Montréal. "C'est un pas important vers la détermination de la prévalence et de la diversité des atmosphères sur les planètes rocheuses".

"L'eau sur une exoplanète aussi petite est une découverte historique", a ajouté la chercheuse principale Laura Kreidberg de l'Institut Max Planck d'Astronomie à Heidelberg, Allemagne. "Elle nous rapproche plus que jamais de la caractérisation de mondes véritablement similaires à la Terre".

Les révélations de Hubble

Cependant, il est encore trop tôt pour dire si Hubble a mesuré spectroscopiquement une petite quantité de vapeur d'eau dans une atmosphère gonflée riche en hydrogène, ou si l'atmosphère de l'exoplanète est principalement composée d'eau, restant après l'évaporation d'une atmosphère primitive d'hydrogène/hélium sous l'effet du rayonnement stellaire.

"Notre programme d'observation, dirigé par le chercheur principal Ian Crossfield de l'Université du Kansas à Lawrence, Kansas, a été spécifiquement conçu non seulement pour détecter les molécules dans l'atmosphère de l'exoplanète, mais aussi pour rechercher spécifiquement la vapeur d'eau. Tout résultat serait excitant, que la vapeur d'eau soit dominante ou simplement une petite espèce dans une atmosphère où l'hydrogène prédomine", a déclaré l'auteur principal de l'article scientifique, Pierre-Alexis Roy, de l'Institut Trottier pour la Recherche d'Exoplanètes de l'Université de Montréal.

"Jusqu'à présent, nous n'avions pas pu détecter directement l'atmosphère d'une exoplanète aussi petite. Et maintenant, nous nous adaptons peu à peu à ce régime", a ajouté Benneke. "À un moment donné, en étudiant des exoplanètes plus petites, il doit y avoir une transition où il n'y a plus d'hydrogène dans ces petits mondes et ils ont des atmosphères plus semblables à celles de Vénus (qui est dominée par le dioxyde de carbone)".

Une exoplanète brûlante

Étant donné que l'exoplanète est aussi chaude que Vénus, à 427 °C, elle serait définitivement un monde inhospitalier et fumant si l'atmosphère était principalement composée de vapeur d'eau.

Pour le moment, l'équipe envisage deux possibilités. Un scénario est que l'exoplanète s'accroche encore à une atmosphère riche en hydrogène mélangée à de l'eau, ce qui en ferait un mini-Neptune. Alternativement, cela pourrait être une version plus chaude d'Europe, la lune de Jupiter, qui a deux fois plus d'eau que la Terre sous sa croûte.

Si l'exoplanète a une atmosphère résiduelle riche en eau, alors elle doit s'être formée plus loin de son étoile hôte, où la température est froide et l'eau est disponible sous forme de glace, que son emplacement actuel. Dans ce scénario, l'exoplanète aurait migré plus près de l'étoile et aurait reçu plus de rayonnement. L'hydrogène se serait réchauffé et se serait échappé, ou serait encore en train de s'échapper de la faible gravité de l'exoplanète. L'alternative est que l'exoplanète se soit formée près de l'étoile chaude, avec un peu d'eau dans son atmosphère.

Le programme Hubble

Le programme Hubble a observé l'exoplanète pendant 11 transits (événements où l'exoplanète passe devant son étoile) qui ont été espacés sur trois ans. Pendant les transits, la lumière des étoiles filtre à travers l'atmosphère de l'exoplanète et porte l'empreinte spectrale des molécules d'eau. S'il y a des nuages sur l'exoplanète, ils sont suffisamment bas dans l'atmosphère pour ne pas complètement masquer la vue de l'atmosphère de Hubble, et Hubble peut sonder la vapeur d'eau au-dessus des nuages.

"Observer l'eau est une porte d'entrée pour trouver d'autres choses", a déclaré Thomas Greene, astrophysicien au Centre de Recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley, en Californie. "Cette découverte de Hubble ouvre la porte à l'étude future de ce type d'exoplanètes par le Télescope Spatial James Webb de la NASA. JWST peut voir beaucoup plus avec des observations infrarouges supplémentaires, y compris des molécules contenant du carbone comme le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et le méthane. Une fois que nous aurons un inventaire complet des éléments d'une exoplanète, nous pourrons les comparer à l'étoile qu'elle orbite et comprendre comment elle s'est formée".

GJ 9827d a été découverte par le télescope spatial Kepler de la NASA en 2017. Elle complète une orbite autour d'une étoile naine rouge tous les 6,2 jours. L'étoile, GJ 9827, se trouve à 97 années-lumière de la Terre dans la constellation des Poissons.