Cet article a été initialement publié en anglais. Les astronomes sont à la recherche de signes de vie ailleurs dans l’univers, et la planète K2-18 b présente un intérêt particulier. Les chercheurs restent prudents. La NASA a indiqué que le télescope spatial James Webb pourrait avoir détecté dans l’atmosphère d’une exoplanète lointaine une molécule qui, sur Terre, n’est produite que par la vie.
La planète K2-18 b fait l’objet d’études approfondies depuis que des astronomes ont annoncé en 2019 avoir trouvé des signes potentiels de vapeur d’eau dans son atmosphère. En orbite autour d’une étoile naine rouge de la constellation du Lion, à environ 120 années-lumière de notre système solaire, la planète a une masse égale à 8,6 fois celle de la Terre. Une étude ultérieure portant sur les mêmes données avait alors suggéré que les vapeurs d’eau pouvaient en fait être du méthane. Aujourd’hui, le télescope James Webb, encore plus puissant, s’est tourné vers la planète et a fourni une multitude de nouvelles données. Il a découvert la présence de molécules carbonées, dont le méthane et le dioxyde de carbone, ce qui alimente les spéculations selon lesquelles K2-18 b pourrait avoir une atmosphère riche en hydrogène et une surface recouverte d’un océan d’eau. Ces caractéristiques pourraient être les signes d’une planète susceptible d’abriter la vie.
Parmi les observations faites par James Webb figure la détection possible d’une molécule appelée sulfure de diméthyle (DMS), qui, sur notre planète, n’est produite que par la vie. La majorité du DMS présent dans l’atmosphère terrestre provient du phytoplancton, des organismes microscopiques présents dans les océans. Dans un communiqué, la NASA a déclaré que l’hypothèse de la présence de DMS dans l’atmosphère était “moins solide” que d’autres résultats, et qu’elle nécessitait une validation plus poussée. “Les prochaines observations de la sonde Webb devraient permettre de confirmer si le DMS est effectivement présent dans l’atmosphère de K2-18 b à des niveaux significatifs”, explique Nikku Madhusudhan, astronome à l’université de Cambridge et auteur principal de l’article annonçant ces résultats. L’agence spatiale a toutefois précisé que l’abondance de méthane et de dioxyde de carbone détectée dans l’atmosphère, ainsi que la pénurie d’ammoniac, étayent l’hypothèse de l’existence d’un océan d’eau sous l’atmosphère riche en hydrogène de K2-18 b.
On pense que la planète est un exemple de planète hycéanique, une planète plus grande que la Terre mais plus petite que les géantes gazeuses de notre système solaire, et qui est recouverte d’un océan liquide et d’une épaisse atmosphère d’azote. Il n’existe pas de planètes comme K2-18 b dans notre système solaire. Elles sont donc mal connues, même si les scientifiques pensent qu’elles sont courantes autour des naines rouges. Certains astronomes pensent que les planètes hycéaniques pourraient constituer des environnements prometteurs pour la recherche de traces de vie. “Nos résultats soulignent l’importance de prendre en compte divers environnements habitables dans la recherche de la vie extra-terrestre”, souligne Nikku Madhusudhan. “Traditionnellement, la recherche de la vie sur les exoplanètes se concentre principalement sur les petites planètes rocheuses, mais les planètes hycéaniques, plus grandes, sont beaucoup plus propices aux observations atmosphériques”.
Les astronomes sont particulièrement intéressés par l’étude de K2-18 b parce qu’elle se trouve également dans la zone habitable de son étoile hôte, ce qui signifie qu’elle n’est ni trop proche ni trop éloignée de son soleil. La NASA précise toutefois qu’en dépit de la composition apparente de son atmosphère et de sa proximité avec son étoile, la taille de la planète signifie que son intérieur contient probablement un vaste manteau de glace à haute pression, comme Neptune, mais avec une atmosphère plus fine et riche en hydrogène, et une surface océanique. L’agence spatiale précise que, si les planètes hycéaniques sont censées posséder des océans d’eau, il est également possible que l’océan soit trop chaud pour être habitable ou liquide. “Bien que ce type de planète n’existe pas dans notre système solaire, les sous-Neptunes sont le type de planète le plus courant connu à ce jour dans la galaxie”, affirme Subhajit Sarkar, membre de l’équipe de l’université de Cardiff. “Nous avons obtenu le spectre le plus détaillé d’une sous-Neptune de la zone habitable à ce jour, ce qui nous a permis de déterminer les molécules présentes dans son atmosphère”.
L’étude de la composition atmosphérique potentielle d’une exoplanète est une tâche difficile, d’autant plus que l’étoile hôte est beaucoup plus brillante que la planète elle-même. Les astronomes ont pu analyser K2-18 b en observant la lumière de son étoile mère qui traverse l’atmosphère de la planète. Comme la planète passe devant l’étoile, les télescopes sont capables de détecter la baisse de luminosité qui se produit à ce moment-là. Il s’agit d’une technique courante pour détecter la présence d’une planète autour d’une étoile, mais elle entraîne également l’émission de lumière à travers l’atmosphère de la planète, lumière qui peut être captée par des télescopes aussi puissants que le James Webb. En étudiant cette lumière, les experts peuvent déterminer certains des gaz qui composent l’atmosphère de l’exoplanète. “Ce résultat n’a été possible que grâce à la gamme étendue de longueurs d’onde et à la sensibilité sans précédent du télescope Webb, qui ont permis une détection robuste des caractéristiques spectrales avec seulement deux transits”, assure Nikku Madhusudhan. “À titre de comparaison, une observation de transit avec le James Webb a fourni une précision comparable à huit observations avec Hubble menées sur quelques années et dans une gamme de longueurs d’onde relativement étroite”. Les chercheurs ont ajouté que ce n’était que le début des observations du télescope James Webb, et qu’il y en aurait “beaucoup d’autres à venir”. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters. L’équipe a maintenant l’intention de mener des recherches complémentaires à l’aide du spectrographe MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope. Elle espère que ces recherches permettront de valider davantage leurs résultats et d’obtenir de nouvelles informations sur les conditions environnementales de K2-18 b.
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