Un concept d'artiste des mondes TRAPPIST-1, basé sur les données disponibles sur les caractéristiques des planètes.
(Image: © NASA / JPL-Caltech)
Le plus grand des mondes du système TRAPPIST-1 à sept planètes possède une atmosphère qui a évolué au fil du temps, plutôt que celle qui s'est formée avec.
Les observations faites avec le télescope spatial Hubble de la NASA révèlent que l'atmosphère de la planète est différente de son environnement naissant, ce qui signifie qu'il s'agit très probablement d'un monde rocheux similaire à d'autres du système.
"Cette atmosphère n'est pas celle avec laquelle elle est née", a déclaré à Space.com Hannah Wakeford, chercheuse au Space Telescope Science Institute de Baltimore, dans le Maryland. Une atmosphère natale serait riche en hydrogène, ce que les chercheurs ne voient pas. Au lieu de cela, "cela a été changé par différents processus", a déclaré Wakeford. L'activité atmosphérique et géologique aurait pu jouer un rôle important dans les changements. [Visite de l'exoplanète: Rencontrez les 7 planètes de la taille de la Terre de TRAPPIST-1]
Wakeford et ses collègues ont utilisé Hubble pour étudier TRAPPIST-1 g, la sixième planète de l'étoile. Ils avaient auparavant sondé l'atmosphère des cinq premières planètes, identifiées par les lettres b à f, et constaté que les cinq planètes n'avaient pas toutes les atmosphères massives d'hydrogène qui indiquent les géantes gazeuses, les rendant plus susceptibles d'être rocheuses. Leur étude précédente n'avait pas été suffisamment précise pour déterminer si TRAPPIST-1 g portait ou non son atmosphère d'origine.
"G était le dernier point d'interrogation à ce sujet", a déclaré Wakeford. "Tout comme ses frères et sœurs, il ne contient pas son atmosphère primordiale. Il a une atmosphère évoluée."
Elle a présenté les résultats en janvier lors de la réunion d'hiver de l'American Astronomical Society à Seattle.
"Sel et poivre"
En 2016, les astronomes du petit télescope des planètes et planétésimaux du Chili (TRAPPIST) ont annoncé la découverte de trois planètes autour de l'étoile sombre TRAPPIST-1. Quatre autres mondes ont été découverts en un an, ce qui porte le total à sept. Toutes les planètes se trouvent dans la zone habitable de leur étoile, la région où l'eau liquide devrait pouvoir persister à la surface d'une planète. À seulement 40 années-lumière de la Terre, TRAPPIST-1 contient la plupart des planètes connues pour se trouver dans la zone habitable d'une seule étoile.
TRAPPIST-1 g est le plus grand des mondes, avec des estimations le situant à environ 1,1 fois la masse de la Terre.
Si les planètes sont des géantes gazeuses, elles conserveraient leur atmosphère d'origine riche en hydrogène. En revanche, les mondes rocheux ont le pouvoir de changer leur atmosphère. Le mouvement du carbone peut jouer un rôle clé dans l'évolution de l'atmosphère. Le magma du manteau en fusion piège le carbone sous la surface. Lorsque le magma se déplace vers la surface, la diminution de la pression permet au carbone de s'échapper sous forme gazeuse. Sur Terre, le carbonate piégé est libéré sous forme de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre qui permet à notre planète de se réchauffer en piégeant la chaleur du soleil. Des recherches antérieures révèlent que des mondes comme Mars et la Lune peuvent également piéger des matériaux riches en carbone, ainsi que d'autres éléments, et les libérer dans l'atmosphère sous forme gazeuse.
Aussi connues sous le nom de naines rouges, les naines M comme TRAPPIST-1 constituent la plus grande population d'étoiles de la galaxie. Certaines études suggèrent que trois étoiles sur quatre pourraient être un nain M. Les étoiles à longue durée de vie sont plus froides et plus sombres que les étoiles semblables au soleil, mais elles sont également incroyablement actives, aspergeant leurs planètes de rayonnements transportés par de puissantes éruptions et éruptions. [Comment distinguer les types d'étoiles (infographie)]
Leurs températures fraîches peuvent également causer des problèmes dans la recherche de la vie. Les naines M de faible masse peuvent se vanter de nuages et même de vapeur d'eau dans leur atmosphère, tout comme les plus grandes planètes. Ces molécules peuvent créer de faux signaux pour les astronomes qui tentent d'étudier l'atmosphère des mondes en orbite autour d'eux.
Lorsqu'une planète passe entre son étoile et la Terre, les astronomes peuvent étudier la lumière qui coule à travers son ciel pour percer certains des mystères de l'atmosphère planétaire. Parce qu'ils transportent des molécules d'eau, les nains M peuvent rendre le processus plus difficile; il peut être difficile de déterminer si des signaux suggérant la présence d'eau proviennent de la planète ou de l'étoile.
"Parce que l'étoile a ces caractéristiques, cela signifie les mesures que vous faites, vous ne pouvez pas être sûr à 100% que ce n'est pas l'étoile que vous mesurez", a déclaré Wakeford. "Vous devez être en mesure d'exclure la présence et l'effet de l'étoile sur ces planètes."
Pour aider à trier les dégâts, Wakeford et ses collègues ont développé une méthode pour éliminer la contamination stellaire. Tout d'abord, ils ont effectué une étude approfondie de TRAPPIST-1, examinant comment la température de l'étoile a changé à différents endroits.
"L'étoile elle-même est un mélange de trois types de températures différents", a déclaré Wakeford. En général, l'étoile est relativement fraîche, avec un tiers couvert de taches légèrement plus chaudes de 2 726 degrés Celsius (4 940 degrés Fahrenheit). Moins de 3% de l'étoile est recouverte de points extrêmement chauds à une température de 5 526 C (9 980 F).
C'est parce que TRAPPIST-1 est couvert de taches d'étoiles qui, selon Wakeford, sont plus petites et plus sombres que celles trouvées sur notre soleil.
"La distribution de [les spots] est comme du sel et du poivre - elle est juste repérée partout et uniformément répartie", a déclaré Wakeford.
En étudiant l'étoile en tant que planète individuelle dans son système passée entre elle et la Terre, les astronomes ont pu examiner comment la température de l'étoile a changé.
"Nous pouvons réellement utiliser la planète comme sonde des propriétés de température de l'étoile", a déclaré Wakeford.
Avec ces informations en main, les astronomes ont ensuite examiné l'atmosphère de la planète elle-même, convaincus qu'ils pourraient tenir compte des signaux moléculaires provenant de l'étoile. Ils ont pu exclure la grande atmosphère d'hydrogène gonflée autour de g qui aurait suggéré qu'il s'agissait d'un géant gazeux plutôt que d'un monde rocheux dont l'air avait été modifié par des processus géologiques et atmosphériques.
"Cela mène vraiment à la vraie nature terrestre de cette planète", a déclaré Wakeford.
L'équipe a également utilisé leurs mesures pour calculer le rayon de la planète à 1,124 fois le rayon de la Terre, ce qui lui donne une densité juste en dessous de celle de notre planète. Cela correspond à TRAPPIST-1 g fermement: c'est un monde rocheux.
Avec six des planètes à l'écart, les astronomes espèrent porter leur attention sur le septième et dernier objet, TRAPPIST-1 h. Ils prévoient d'étudier la planète au cours de l'été 2019.
"Il va être vraiment excitant d'appliquer à nouveau cette méthode, non seulement pour voir de quoi est faite la planète, mais pour voir comment l'étoile change et affecte cette planète", a déclaré Wakeford.
En outre, le processus qu'ils ont développé pour séparer la contamination par la vapeur d'eau de TRAPPIST-1 pourrait également être appliqué aux observations d'autres naines M.
La recherche a été publiée fin 2018 dans le Astronomical Journal.
