La moitié de cette exoplanète serait couverte de volcans

À l'heure actuelle, la Terre est la seule planète connue avec une tectonique des plaquestectonique des plaques active. Cependant, parmi les milliers d'exoplanètes connues, plus d'une a probablement aussi une activité tectonique. Sur Terre, la tectonique des plaques fait croître les montagnes et génère des séismes, mais c'est aussi une partie essentielle du cycle qui amène la matière de l'intérieur de la planète à la surface et à l'atmosphèreatmosphère, puis la ramène sous la croûte terrestrecroûte terrestre. La tectonique a donc une influence vitale sur les conditions qui rendent finalement la Terre habitable.

Une nouvelle étude (en libre accès sur arXiv), fruit d'une collaboration entre le Centre pour l'Espace et l'Habitabilité de l'université de Berne (Suisse), l'École polytechnique fédérale de Zurich (Suisse), l'université d'Oxford (Royaume-Uni) et le Pôle de recherche national PlanetS (Suisse), a maintenant permis de découvrir que le matériau à l'intérieur de la planète LHS 3844 b, située à 45 années-lumière de la Terre, s'écoule d'un hémisphère à l'autre et pourrait être responsable de nombreuses éruptions volcaniqueséruptions volcaniques d'un côté de la planète.

Vue d'artiste de la dynamique intérieure possible de la superterre LHS 3844 b. © Thibaut Roger

Mouvements d'un hémisphère à l'autre sur une planète extrême

LHS 3844 b est une planète 30 % plus grande que la Terre en diamètre, vraisemblablement rocheuse comme elle, mais probablement sans atmosphère. Cette dernière caractéristique est un avantage pour chercher de signes d'activité tectonique, généralement cachés par l'atmosphère. Par ailleurs, l'exoplanète fait le tour de son étoile, une naine rougenaine rouge, en à peine plus de onze heures. En conséquence, un côté de la planète est tourné en permanence vers l'étoile, chauffé à près de 800 °C, tandis que l'autre face, en permanence dans la nuit, subit des températures pouvant descendre sous les −250 °C. « Nous pensions que ce contrastecontraste de température sévère pouvait affecter le flux de matière à l'intérieur de la planète », explique Tobias G. Meier, doctorant à Berne, membre de PlanetS, et premier auteur de l'étude.

Pour tester leur théorie, l'équipe a effectué des simulations informatiquessimulations informatiques avec différentes résistancesrésistances de matériaux et sources de chaleurchaleur internes, telles que la chaleur du noyau de la planète et la désintégration d'éléments radioactifs, en tenant compte du grand contraste de température sur la surface. « La plupart des simulations ont montré qu'il n'y avait qu'un flux ascendant d'un côté de la planète et un flux descendant de l'autre. La matière s'écoulait donc d'un hémisphère à l'autre », commente Meier.

Cependant, la direction n'était pas toujours la même. « Étant donné ce à quoi nous sommes habitués sur Terre, on s'attendrait à ce que le matériau sur la face diurnediurne, chaude, soit plus léger et donc s'écoule vers le haut et vice versa », explique Dan Bower, chercheur de l'Université de Berne et de PlanetS, également coauteur de l'étude. Pourtant, certaines simulations ont montré un flux dans la direction opposée. « Ce résultat initialement contre-intuitif est dû au changement de viscositéviscosité avec la température : le matériau froid est plus rigide et ne veut donc pas se plier, se casser ou s'enfoncer à l'intérieur. Le matériau chaud, cependant, est moins visqueux -- même la roche solidesolide devient plus mobilemobile lorsqu'elle est chauffée -- et peut facilement s'écouler vers l'intérieur de la planète », précise Bower. Dans tous les cas, ces résultats montrent comment une surface et un intérieur planétaires peuvent échanger de la matière dans des conditions très différentes de celles de la Terre.

Tobias G. Meier et Dan J. Bower. © Université de Berne

Un hémisphère volcanique

Des volcansvolcans actifs, on en connaît bien sûr sur Terre, mais aussi sur le satellite Io autour de Jupiter ainsi que vraisemblablement sur Vénus. Désormais, il faudra probablement ajouter LHS 3844 b à la liste. « Quel que soit le côté de la planète où le matériau monte, on s'attend à un volcanismevolcanisme très actif de ce côté-là, souligne Bower. Des remontées profondes similaires sur Terre entraînent une activité volcanique à Hawaï et en Islande ». On peut donc s'attendre à un hémisphère avec d'innombrables volcans et l'autre avec presque aucun. Des observations plus détaillées, comme une carte de la température de surface à plus haute résolutionrésolution qui pourrait indiquer un dégazagedégazage accru dû au volcanisme, ou la détection de gazgaz volcanique devraient permettre de vérifier les résultats des simulations.