Pas très loin de notre oasis, la Terre, une planète rocheuseplanète rocheuse pourrait être habitable, selon de récentes recherches. Il s'agit de Proxima b, l'exoplanète la plus proche de nous. Pour rappel, elle est à un peu plus de quatre années-lumière seulement du Soleil... Autrement dit, c'est la porteporte d'à côté à l'échelle de notre Galaxie.

Un peu plus loin, à 11 années-lumière (soit environ 110.000 milliards de kilomètres), les astronomesastronomes ont découvert, il y a un an, autour de Ross 128, une planète qui, d'après sa masse, pourrait être rocheuse. Mais comme vu de la Terre, et de sa banlieue, il n'est pas possible de la voir passer devant son étoileétoile, les chercheurs ne connaissent pas sa taille. Est-ce une exoterreexoterre ? Une superterresuperterre ? Ou est-ce une géante de glace comme NeptuneNeptune ?

Évidemment, on brûle tous de savoir si cette exoplanète ressemble à la Terre, d'autant plus qu'elle se situe à la lisièrelisière interne de la zone habitable de son soleil. Dans une étude récente publiée dans The Astrophysical Journal Letters, Diogo Souto, de l'Observatório Nacional du Brésil, et son équipe ont dessiné un portrait robotrobot de ce monde voisin en regardant la naine rougenaine rouge autour de laquelle l'astreastre gravite. Pour eux, dans leur conclusion, RossRoss 128 b n'est sans doute pas le jumeaujumeau exact de la Terre mais pourrait quand même être habitable.

Connaître les systèmes planétaires en étudiant la composition chimique de leur étoile

Pour tenter de le savoir, les chercheurs ont donc disséqué la lumière dans le proche infrarougeinfrarouge de Ross 128 avec le spectroscopespectroscope Apogee 1 (APO Galaxy Evolution Experiment 1) employé par le SDSS (Sloan DigitalDigital Sky Survey). De cette façon, ils ont pu déterminer les abondances chimiques de l'étoile et en déduire celles héritées par ses progénitures nées dans le disque de matièrematière primitif qui l'entourait. « Jusqu'à récemment, il était difficile d'obtenir des abondances chimiques détaillées pour ce type d'étoile », rappelle l'auteur principal.

Dans leur cas, ils ont appris que la naine rouge enferme des quantités de ferfer analogues à celles de notre Soleil. Ensuite, le rapport du fer sur le magnésiummagnésium leur ont permis d'inférer que le noyau de cette planète serait plus grand que celui de la Terre... En combinant ces pièces du puzzle avec celle, connue, de sa masse (1,35 fois celle de la Terre), l'équipe a pu établir une fourchette pour sa taille. Et de là, sa densité. Ils en concluent qu'elle serait rocheuse. Il n'est pas interdit qu'elle soit aussi habitable au regard de la lumière qu'elle réfléchit, ajoutent-ils. Elle pourrait en réalité bénéficier d'un climatclimat tempéré.

« C'est excitant ce que nous pouvons apprendre sur une autre planète en déterminant ce que la lumière de son étoile hôte nous dit sur la chimiechimie du système, se réjouit Diogo Souto. Bien que Ross 128 b ne soit pas le jumeau de la Terre et que nous ne connaissions toujours pas son activité géologique potentielle, nous avons pu renforcer l'argument selon lequel il s'agit d'une planète tempérée qui pourrait avoir de l'eau liquide à sa surface. »

C'est tout ce que l'on peut dire pour l'instant. Il n'y a aucune certitude, sous réserve aussi que la planète ait une atmosphèreatmosphère et de l'eau à sa surface. En tout cas, cela permet de restreindre les possibilités. Car au-delà de Ross 128 b, l'idée est d'employer cette méthode pour arracher des informations aux autres exoplanètes en orbiteorbite de naine rouge. Et elles sont légion dans notre seule Voie lactéeVoie lactée, environ 70 % de la population totale. Donc, si Proxima du Centaure et Ross 128 - toutes deux très proches de nous (Ross 128 sera l'étoile la plus proche de nous dans 79.000 ans) - ont des planètes habitables, imaginez ce que cela peut donner à l'échelle de la galaxie...

Découverte de Ross 128 b : interview de Franck Selsis

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 17 novembre 2017

L'exoplanète Ross 128 b, qui défraie actuellement la chronique, tourne autour d'une naine rouge, à seulement 11 années-lumière, et se trouve peut-être dans sa zone d'habitabilitézone d'habitabilité. Mieux, elle pourrait être une exoterre, d'où des espoirs d'y trouver la vie. Mais l'astrophysicienastrophysicien Franck Selsis, du CNRS, explique à Futura qu'il reste de grandes incertitudes sur l'environnement à la surface de ce monde. Ce qui nous vaut une belle analyse de la dure vie d'une planète orbitant tout près d'une naine rouge.

L'exoplanète Ross 128 b occupe actuellement le devant de la scène en exobiologieexobiologie. Même s'il n'est sûr qu'elle se trouve bien dans la zone d'habitabilité de son étoile hôte, sa masse estimée la met probablement dans la classe des exoterres potentielles. Pour la proximité du Système solaireSystème solaire d'une exoplanète de ce genre, elle occupe le second rang après ProximaProxima b. Surtout, la naine rouge Ross 128 semble particulièrement calme, ce qui peut laisse penser qu'elle n'a pas produit une érosion délétère de l'atmosphère que possédait et possède peut-être encore Ross 128 b.

Si elle possède une atmosphère, nul doute que les astronomes tenteront d'y découvrir des biosignatures dans un avenir proche avec l'ELT (Extremely Large TelescopeExtremely Large Telescope) de l'ESOESO. Cependant, comme nous l'explique l'astrophysicien Franck Selsis, on peut émettre de sérieuses réserves sur l'existence d'eau liquide en surface. Il faut garder la tête froide encore quelque temps tout en continuant à étudier cette exoplanète.

Futura-Sciences : Ross 128 b reçoit de son étoile un flux d'énergieénergie lumineuse d'environ 40 % supérieur à celui que la Terre reçoit du Soleil, n'est-ce pas beaucoup ?

Franck Selsis : C'est sans doute trop pour maintenir de l'eau liquide en surface. Cette planète a peut-être plutôt subi le destin de Vénus. Non seulement elle reçoit 1,4 fois le flux que la Terre reçoit du Soleil, ce qui est beaucoup, mais à côté d'une naine rouge comme Ross 128 l'effet de serreeffet de serre de la vapeur d'eau est accentué. Pour ces étoiles rouges on préfère, pour l'habitabilité, trouver des exoplanètes avec des insolationsinsolations inférieures à celle de la Terre. Mais cette planète est néanmoins très  intéressante car elle permettra de tester ce qui se passe dans ces conditions de forte insolation et pour une planète en rotation synchronesynchrone.

N'y a t-il pas des compositions de l'atmosphère qui ne produiraient pas d'effet de serre ou un effet de serre suffisamment faible ?

Franck Selsis : L'effet de serre dépend fortement de la composition de l'atmosphère mais dans la recherche d'une forme de vie basée sur de l'eau liquide on est toujours conduit à se poser la question suivante pour une planète qui reçoit une forte insolation : l'eau liquide peut-elle être présente en surface sans être totalement vaporisée ? On cherche les situations qui minimisent l'effet de serre mais justement, s'il existe de l'eau liquide, un gaz à effet de serregaz à effet de serre inévitable est la vapeur d'eau elle-même.

S'il y a de l'eau liquide, il y a au moins 6 millibars de vapeur d'eau en équilibre avec elle (c'est le point triplepoint triple de H₂O). Et l'effet de serre de la vapeur d'eau peut s'emballer car si on chauffe, on vaporise plus d'eau, et donc on chauffe plus, etc. Si l'étoile est rouge, l'atmosphère réfléchit moins de lumière vers l'espace et ce pour deux raisons. La première est que la diffusiondiffusion Rayleigh de la lumière par les gaz (qui donne son ciel bleu à la Terre) n'est importante qu'aux courtes longueurs d'ondelongueurs d'onde (dans le bleu et l'UVUV) et donc pas pour les étoiles rouges.

La seconde est que le rayonnement incident est absorbé en quasi-totalité par la vapeur d'eau. Voilà pourquoi on pense qu'autour des naines M, dans l'état actuel des connaissances (essentiellement issues de modèles et non d'observations), les planètes les plus susceptibles de posséder de l'eau liquide reçoivent un flux stellaire inférieur à celui de la Terre.

Les nuagesnuages peuvent-ils sauver Ross 128b en réfléchissant l'important flux stellaire que reçoit la planète ?

Franck Selsis : C'est effectivement possible. Il existe un effet qui est encore mal quantifié et qui pourrait sauver Ross 128b et les planètes en rotation synchrone qui reçoivent disons entre 100 et 150 % du flux lumineux que la Terre reçoit du Soleil. S'il existe un grand réservoir d'eau, l'eau se vaporise massivement côté jour mais se condense en montant vers les altitudes plus froides, formant de grands nuages convectifs qui recouvrent les zones les plus ensoleillées. Certains groupes de recherche ont trouvé que ces nuages réfléchissaient très efficacement la lumière incidente et permettaient d'empêcher l'emballement de l'effet de serre.

Avec nos modèles, nous trouvons aussi que cet effet existe mais qu'il est bien moindre, ne permettant pas de sauver une planète comme Ross 128b. Mais nous ne savons pas qui a raison car les modèles sont basés sur des approximations différentes et parce que la modélisationmodélisation des nuages est complexe et mal maîtrisée. C'est un sujet de recherche très actuel.

Cette vue d’artiste montre la planète tempérée Ross 128 b ainsi que son étoile hôte, une naine rouge, en arrière-plan. Ce nouveau monde constitue, à ce jour, la seconde planète peut-être tempérée la plus proche de la Terre après Proxima b. © ESO, M. Kornmesser

Les naines M émettent beaucoup de rayonnement X, cela ne rend-il pas l'habitabilité impossible ?

Franck Selsis : Les étoiles M émettent en effet un intense rayonnement X, et même celles qui en émettent peu aujourd'hui en ont certainement émis beaucoup durant les premiers milliards d'années de leur existence. Rappelons que le rayonnement X n'atteint pas la surface d'une exoplanète avec une atmosphère, même très ténue. Le risque est néanmoins que le rayonnement X, en chauffant la haute atmosphère, produise un échappement du gaz vers l'espace, conduisant éventuellement à une disparition de toute ou partie du réservoir de composés volatiles (H₂O, N₂, CO₂, ...).

Mais il n'existe actuellement pas de bons modèles quantitatifs de cet effet, donc on ignore à quel point cette menace est sévère. Il faut savoir que durant les premiers 500 millions d'années de son histoire, la Terre a subi une irradiationirradiation X la plus haute possible pour une planète tempérée. Or, il n'existe apparemment aucune signature isotopique d'une perte atmosphérique. La Terre a conservé strictement la composition isotopique de l'eau et de l'azoteazote des météorites carbonées.

Il faut bien garder à l'esprit que le risque de perte atmosphérique par irradiation X et extrême UV, et par interaction avec le ventvent stellaire avec ou sans champ magnétiquechamp magnétique de la planète, est bien considéré par la communauté scientifique mais n'est pas, pour l'instant, quantifié de façon robuste. Ce sont justement les observations qui pourront nous permettre de poser des contraintes sur ces phénomènes.

La rotation synchrone ne permet-elle pas, justement, l'existence d'une zone habitable située à proximité du terminateurterminateur ?

Franck Selsis : Oui mais ça marche plutôt pour les planètes moins ensoleillées que la Terre. Si la planète reçoit davantage de flux lumineux que la Terre, il est très difficile d'avoir des conditions d'habitabilité localisées, par exemple au terminateur.

Prenons le cas où il y a globalement peu d'eau, mais où il y a de l'eau liquide au terminateur. Dans ce cas, cette eau liquide est en équilibre avec une certaine pressionpression partielle de vapeur d'eau, laquelle circule et va se condenser dans les zones plus froides. Donc, rapidement, on assèche le terminateur.

À l'autre extrême, s'il existe de grandes quantités d'eau, par exemple une couche globale de plusieurs kilomètres sur toute la planète, l'eau du côté jour va se vaporiser massivement et l'effet de serre va s'emballer, vaporisant toute l'eau de la planète et homogénéisant les conditions de surface. Entre ces deux cas, il est très difficile de trouver un état stationnaire avec de l'eau liquide.

Ce qui peut se produire, mais qui est très ad hoc, c'est que la quantité globale d'eau forme une calotte de glace côté nuit qui s'étend pile jusqu'au terminateur. Dans ce cas, l'eau qui se vaporise au terminateur va se condenser sur la calotte qui s'écoule -- comme un glacierglacier -- vers le terminateur. Mais ça ne marche que pour une gamme très restreinte de quantité d'eau. Pour les planètes à faible insolation (comme Proxima b ou Trappist 1e), comme il n'y a plus le risque d'emballement de l'effet serre, la rotation synchrone permet d'avoir un océan côté jour pourvu qu'il y ait suffisamment d'eau sur la planète. L'eau de surface est glacée du côté nuit et liquide du côté jour.

Ross 128 b, une nouvelle exoterre potentielle à 11 années-lumière

Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman publié le 16/11/2017

Une nouvelle exoterre vient d'être découverte dans notre voisinage galactique : Ross 128 b. Cette planète n'est qu'à 11 années-lumière de notre Système solaire. Présente dans la zone tempérée de son étoile, elle apparaît comme une bien meilleure candidate à l'habitabilité que Proxima b.

Quelle surprise ce fut d'apprendre, à la fin de l'été 2016, qu'une planète rocheuse, Proxima b, comparable à la Terre, gravite autour de Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche de nous, distante de seulement 40.000 milliards de kilomètres (4,2 années-lumière). À présent, une équipe internationale d'astronomes dirigée par Xavier Bonfils, de l'université de Grenoble, vient d'annoncer une autre découverte, tout aussi sensationnelle, si ce n'est plus : l'existence d'une exoterre autour de Ross 128, une autre étoile de notre voisinage galactique. Celle-ci n'est qu'à 11 années-lumière de notre Système solaire.

Ross 128 est une petite étoile d'environ 20 % de la taille de notre Soleil et 16 % de sa masse ; sa température de surface ne dépasse pas 3.000 °C. C'est une naine rouge, la population d'étoiles la plus abondante au sein de la Galaxie. Ces étoiles semblent fréquemment entourées de planètes rocheuses. Toutefois, les chercheurs s'inquiètent de leur tempérament : leurs sautes d'humeur répétées peuvent mettre en pièce les atmosphères des mondes qui leur tournent autour, surtout dans leurs zones habitables (comme ces étoiles sont plus froides, la zone tempérée est plus rapprochée que dans notre Système solaire).

Ross 128, une étoile calme

La bonne nouvelle avec Ross 128, c'est qu'elle semble tranquille, à la différence de Proxima ou Trappist-1... En 80 jours d'observation avec le satellite Kepler, les chercheurs n'ont en effet pas vu l'ombre d'une seule éruption... Tout y paraît plus calme, ce qui, naturellement, peut profiter à un monde situé dans la zone tempérée de son étoile. Deuxième exoterre la plus proche de nous, Ross 128 b est surtout « la plus proche exoplanète tempérée autour d'une étoile calme ».

L'exoplanète Ross 128 b a été détectée par la méthode de vitessevitesse radiale grâce à la précision de l'instrument Harps (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), installé à l'observatoire de La Silla, au Chili. Il n'est malheureusement pas possible de voir l'exoterre passer devant son étoile, comme l'ont montré les observations avec Kepler. Pas de transittransit.

Ross 128 b se présente comme un monde dont la masse correspond à 1,35 fois celle de la Terre. Située à seulement 7,4 millions de kilomètres de son étoile (c'est 20 fois moins que la distance Terre-Soleil), la planète ne met que 9,9 jours pour boucler son orbite. Pour l'instant, les chercheurs ne savent pas encore si elle est au centre de la zone habitable de la naine rouge, ou plutôt sur le bord intérieur ou extérieur. Cela étant, l'équipe a estimé qu'elle reçoit 38 % de flux lumineux de plus que la Terre. Sa « température d'équilibre varie entre 269 K pour un albédoalbédo ressemblant à celui de la Terre et 213 K pour un albédo de type VénusVénus », écrivent les auteurs de l'étude à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Selon des projections, Ross 128 (à ne pas confondre avec Ross 248) sera l’étoile la plus proche du Soleil dans 80.000 ans. © FrancescoA, Wikimedia Commons, DR 

De l'eau et une atmosphère sur Ross 128 b ?

Si Ross 128 b possède une atmosphère -- voire un effet de serre -- et aussi de l'eau, il est donc possible d'imaginer que cette dernière puisse être à l'état liquideétat liquide. Avec l'avènement de nouvelles générations de télescopestélescopes géants comme le futur EELT et d'instruments toujours plus sensibles, les astronomes seront bientôt en mesure de détecter la présence éventuelle de biomarqueurs comme l'oxygèneoxygène dans le spectrespectre des exoterres les plus proches. L'avantage avec Ross 128 est bien sûr sa proximité.

Ross 128... Ce nom vous dit peut-être quelque chose. En mai dernier, en effet, l'annonce de la détection d'un étrange signal radio -- baptisé « Weird » -- provenant de la direction de cette étoile par le radiotélescope d'Areciboradiotélescope d'Arecibo avait fait sensation. L'énigme a-t-elle été résolue ? Il est possible que les signaux aient été émis par un ou plusieurs satellites terrestres. Mais l'affaire n'est pas complètement élucidée car certaines distorsions importantes du signal n'ont pas encore trouvé d'explications. Avec cette annonce, on peut imaginer que Ross 128 va faire l'objet de nouvelles écoutes.