Les exoplanètes | Ces nouveaux mondes

Les exoplanètes sont des astres situés en dehors de notre système solaire. Bien qu’elles soient très éloignées de chez nous, les scientifiques développent de nombreuses techniques pour les identifier et les explorer à distance. À quoi ressemblent ces planètes extrasolaires ? Comment sont-elles répertoriées ? Laissez-vous guider à la découverte de ces nouveaux mondes.

Les corps célestes géants

Certaines exoplanètes ressemblent à notre voisinage proche. Les lois de la physique étant universelles, ce n’est pas étonnant que la formation de certaines planètes se soit déroulée de la même manière que chez nous. Plusieurs d’entre elles prennent la forme de géantes gazeuses. D’autres, composées de liquide, sont complètement gelées à cause de la distance avec leur étoile.

• Les géantes gazeuses

L’hydrogène et l’hélium constituent la majeure partie des géantes gazeuses. On les appelle aussi « planètes joviennes », d’après Jupiter. La première planète extrasolaire vérifiée était gazeuse. 51 Pegasis b — aussi appelée Dimidium —, a été découverte par les astronomes Michel Mayor et Didier Queloz. Par la suite, ces recherches leur ont valu le prix Nobel de physique en 2019. Cette planète fait partie de la classe des Jupiters chauds puisque la proximité avec son étoile fait monter sa température à plus de 1 300 °C !

La révélation de cette découverte a surpris la communauté scientifique. Personne ne s’attendait à trouver un corps céleste aussi proche de son soleil. Elle se situe à un vingtième de la distance terre-soleil. Elle est si proche qu’elle peut compléter l’orbite autour de son étoile en seulement 4 jours.

Il y a quelques années, la communauté scientifique croyait en l’existence d’un rapport entre la composition de la planète et l’éloignement avec l’étoile. En effet, nous savons tous que les quatre premiers astres du système solaire — en partant du soleil — sont des planètes rocheuses (Mercure, Vénus, la Terre et Mars). Les deux suivantes sont des géantes gazeuses (Jupiter et Saturne), et les deux dernières sont des géantes de glace (Uranus et Neptune). Les découvertes d’exoplanètes nous montrent que ce lien n’existe pas. Par exemple, l’existence de Jupiter chaud prouve qu’une planète peut être très proche de son soleil et être gazeuse.

• Les astres de glace

Aussi appelées « géantes de glace », ou « planètes neptuniennes », nous ne parlons pas ici de la même glace que celle connue sur Terre. L’hydrogène (83 %), l’hélium (15 %), le méthane (2 %) et l’ammoniac (0,001 %) composent leur atmosphère. Celle-ci entoure un manteau de composants dits « volatiles » — qui s’évapore facilement. Ce manteau est composé d’eau, d’ammoniac et de méthane. Ces composants sont appelés « glaces », bien que leur état soit entre le solide et le liquide. C’est de cette composition que Uranus tient son nom de « géante de glace ».

TOI-1231 constitue un bon exemple de planète neptunienne. Découverte en 2021, sa masse est 15 fois plus importante que la Terre. La révolution autour de son étoile se ferait en seulement 24 jours. Ce type d’astre serait d’ailleurs le plus courant dans toute la galaxie.

Les planètes telluriques

C’est ici que nous rencontrons les planètes les plus encourageantes pour accueillir la vie. C’est la recherche de ces « cousines » qui nous pousse à l’exploration spatiale. Cette planète doit pourtant réunir de nombreuses conditions pour espérer trouver une espèce qui nous ressemble.

Elle doit se situer dans la zone habitable – ou d’habitabilité – de son système. Hart définie cette zone comme étant : « la région dans laquelle de l’eau peut exister à l’état liquide à la surface d’une planète extrasolaire. » La température doit se situer au-dessus 0 °C, et le liquide ne doit pas s’évaporer.

• Les mondes rocheux

Ces exoplanètes ont de nombreux points communs avec la Terre. Elles sont d’ordinaire composées de trois couches successives : le noyau, le manteau et la croûte. Leur surface solide est formée principalement de matériaux non volatils, généralement de roches et de fer. Les planètes telluriques sont les plus prometteuses pour la recherche des traces de vie et pourtant, elles émettent très peu de lumière et de chaleur. Elles sont donc plus difficiles à localiser par les instruments des scientifiques.

Nous connaissons plusieurs planètes qui correspondent à cette définition. L’une d’entre elles est Kepler-22 b, découverte en 2011. Elle est située dans la constellation du Cygne, soit environ 638 années-lumière de notre système solaire. Ses caractéristiques sont semblables à celles de la Terre. La température à sa surface est de 22 °C. De plus, cette planète serait dotée d’une atmosphère, ce qui l’un des éléments essentiels pour accueillir la vie.

Les exoplanètes situées hors de cette zone d’habitabilité peuvent être :

• trop voisines de leur étoile : ces astres peuvent littéralement être des boules de lave ;
• trop éloignées de leur soleil : en l’absence de chaleur, elles deviennent des mondes complètement gelés.

• L’eau du cosmos

En fiction, on peut rapidement penser à Waterworld ou encore Kamino dans Star Wars comme exemple de planètes océan. Ces mondes pourraient pourtant bel et bien exister. La découverte de TOI-1452b en 2022 confirme ces hypothèses. Elle se situe en zone habitable. L’eau qui s’y trouve a donc de grandes chances d’être à l’état liquide.

Les astronomes ont repéré plusieurs de ces planètes de taille intermédiaire dans le cosmos, pour lesquelles l’on connaît à la fois le rayon et la masse. La densité de TOI-1452b ne s’explique que si une large fraction de la masse est composée de matériaux plus légers que ceux qui composent la structure de la Terre, comme l’eau. Ces mondes tirent alors leur nom de « planètes océan » de ces hypothèses.

Les nouvelles techniques de repérage de ces corps célestes deviennent plus précises d’année en année. Depuis la découverte de la première en 1995, nous avons localisé plus de 5 000 exoplanètes. Avec une estimation basse de 100 milliards d’étoiles dans notre galaxie, les recherches ne font que commencer dans ce domaine. De plus, si nous pensions que les étoiles sont indispensables pour trouver des planètes, la détection d’astres nomades – dépourvus de soleil – est venue confirmer les théories des scientifiques en 2012.

C’est en regardant au ciel que l’on découvrira l’existence d’une forme de vie ailleurs que sur Terre alors, continuons l’exploration !

Alex Réault