Exoplanète : Trappist 1 chaufferait des océans de magma par induction

Depuis la découverte d'exoplanètes potentiellement habitables de Trappist 1, la question d'une possible présence de vie est posée. Beaucoup de paramètres entrent en jeu, notamment au niveau de la composition de leurs atmosphèresatmosphères et de leur contenu en eau. Sur Terre, le volcanismevolcanisme (via l'effet de serreeffet de serre) et la tectonique des plaquestectonique des plaques ont joué et jouent un rôle dans l'habitabilité de la Planète bleue. D'où l'intérêt de l'étude d'une équipe internationale de planétologues menée par des chercheurs autrichiens de l'IWF (Institut für Weltraumforschung), à Graz.

Publié dans un article de Nature Astronomy, ce travail implique que les caractéristiques de la naine rouge Trappist 1 conduisent à un chauffage électromagnétique par induction de certaines de ses exoplanètes. Le phénomène serait si efficace que, dans certains cas, en plus d'alimenter un volcanisme copieux, il serait en mesure de créer de véritables océans de magmamagma en environ un à trois milliards d'années à l'intérieur des trois exoplanètes les plus proches de Trappist 1.

Dans le cas de Trappist 1, le champ magnétique B de la naine rouge, assimilable en première approximation à celui, dipolaire, d'un aimant, comme le montrent les lignes de champs sur ce schéma, est incliné d'un angle β par rapport à l'axe de rotation de l'étoile. Cela provoque des variations périodiques du flux magnétique Φ dans une exoplanète proche et donc des courants induits générateurs de chaleur par effet Joule. © Kristina Kislyakova

Des astéroïdes et des exoplanètes chauffés par induction et effet Joule

L'idée d'un chauffage électromagnétique des corps célestes n'est en fait pas nouvelle. Dès 1968, afin d'expliquer certaines caractéristiques des astéroïdes de la fameuse ceinture entre Mars et JupiterJupiter, le mécanisme de chauffage par induction avait été avancé. L'idée était simple et brillante. En raison des lois de la relativité restreinte, un champ magnétique dans un référentiel au repos peut apparaître comme un champ électriquechamp électrique dans un autre référentiel en mouvementmouvement par rapport au premier (et inversement). En modélisant les astéroïdes comme des corps diélectriquesdiélectriques en mouvement dans le champ magnétique du jeune SoleilSoleil en phase TT-Tauri, un groupe de physiciensphysiciens en avait déduit que des courants électriquescourants électriques y étaient produits. On pouvait donc rendre compte des températures élevées atteintes dans certains astéroïdes par effet Jouleeffet Joule.

Aujourd'hui, selon les chercheurs, il est raisonnable de penser que ce mécanisme opère aussi dans les exoplanètes de Trappist 1. Elles sont en effet bien plus proches de leur étoileétoile que les planètes telluriquesplanètes telluriques du Système solaireSystème solaire le sont du Soleil, et, de plus, la naine rouge possède un champ magnétique particulièrement élevé. Or, l'axe de ce champ, que l'on peut considérer comme produit par un aimantaimant, n'est pas parallèle à l'axe de rotation de Trappist 1, lequel est perpendiculaire aux plans orbitaux de ses exoplanètes, ou peu s'en faut. Les exoplanètes en orbiteorbite traversent donc un champ magnétique qui leur apparaît comme modulé au cours du temps (voir la figure ci-dessous). Une partie de cette modulationmodulation vient d'ailleurs tout simplement de la rotation de l'étoile sur elle-même, de sorte que si elle est rapide, la modulation l'est également. Comme nous l'apprend la loi de Faraday sur l'induction, et qui est contenue dans les célèbres équations de Maxwelléquations de Maxwell (voir le cours de physique de Feynman), une telle modulation va induire des champs électriques et, comme dans le cas des astéroïdes déjà étudié il y a presque 50 ans, un chauffage des exoplanètes par effet Joule.

Plus généralement, ce résultat établi dans le cas de Trappist 1 peut s'appliquer à d'autres naines rouges de la Voie lactéeVoie lactée car certaines tournent très vite et ont un champ magnétique des centaines de fois supérieur à celui du Soleil. C'est donc un élément de plus à prendre en compte par les exobiologistes en quête de vie dans le cosmoscosmos observable.