TRAPPIST-1c n’est pas une seconde Vénus

La planète TRAPPIST-1c, à 40 années-lumière, n’a probablement pas ou seulement une atmosphère très mince. C’est ce que montrent les observations faites par une équipe de recherche à l’aide du télescope spatial James Webb. Le résultat est une surprise, car l’exoplanète est similaire à notre planète voisine Vénus – à la fois en taille et en termes de rayonnement qu’elle reçoit de son étoile. Mais alors que Vénus se réchauffe sous son atmosphère dense de dioxyde de carbone due à l’effet de serre, il n’y a aucune trace de ce gaz à effet de serre sur TRAPPIST-1c, rapportent les chercheurs.

TRAPPIST-1 est une étoile naine rouge. Ce type d’étoile petite et faible est non seulement particulièrement courant, mais également idéal pour trouver des planètes rocheuses similaires aux planètes intérieures de notre système solaire. En raison de l’attraction gravitationnelle plus faible d’une étoile naine, les planètes y orbitent sur des orbites étroites avec de courtes périodes orbitales – et se rendent ainsi plus clairement perceptibles. TRAPPIST-1 est une découverte particulièrement spectaculaire : sept planètes rocheuses y sont désormais connues. Trois d’entre eux se trouvent dans la zone habitable, où l’existence d’eau liquide en surface est possible.

Cependant, la planète TRAPPIST-1c observée par Sebastian Zieba de l’Institut Max Planck d’astronomie à Heidelberg et ses collègues n’en fait pas partie. On pensait auparavant qu’elle était la jumelle de Vénus : comme notre planète voisine, elle orbite sur le bord intérieur de la zone habitable et reçoit une quantité de rayonnement similaire de son étoile à Vénus de notre soleil ; sa masse est également comparable. Et Vénus est tout sauf hospitalière : la pression à sa surface est 100 fois supérieure à celle de la Terre et la température moyenne est de 460 degrés Celsius. Mais jusqu’à présent, il n’était pas clair si TRAPPIST-1c ressemblait également à Vénus en termes d’atmosphère.

Heureusement pour l’astronomie, le plan orbital des planètes de TRAPPIST-1 est tel que les planètes passent devant et derrière l’étoile sur chaque orbite, vue de la Terre. C’est ainsi que les planètes ont été découvertes : en passant devant l’étoile, elles en atténuent l’éclat et se trahissent en scintillant à la lumière des étoiles. Cette fois, cependant, Zieba et son équipe ont utilisé les transits derrière l’étoile de TRAPPIST-1c pour surveiller l’atmosphère de la planète à l’aide du télescope spatial James Webb.

Si la planète est proche de l’étoile, elle est entièrement illuminée vue de la Terre et le télescope reçoit une quantité particulièrement importante de lumière de l’étoile réfléchie par la planète. Si la planète disparaît alors derrière l’étoile, cette lumière réfléchie disparaît également. Le rayonnement diminue en conséquence – et la différence fournit aux chercheurs la composante de rayonnement recherchée de la planète. Dans ses observations, l’équipe s’est concentrée sur une gamme de longueurs d’onde d’environ 15 micromètres : là, ils peuvent mesurer le rayonnement thermique de la planète.

Le dioxyde de carbone peut être détecté particulièrement facilement ici : les chercheurs déterminent la température de la planète à partir de la quantité de rayonnement dans cette gamme de longueurs d’onde – et cela dépend, entre autres, de la composition de l’atmosphère. Pour Vénus, une telle observation fournirait une température d’environ moins 40 degrés Celsius : la température du dioxyde de carbone dense dans la haute atmosphère de la planète. Cependant, les mesures des chercheurs ont fourni une température de 110 degrés Celsius. “Cette température élevée va à l’encontre d’une atmosphère dense riche en dioxyde de carbone”, concluent-ils. Il s’agit très probablement de la température de la surface de TRAPPIST-1c – la planète n’a pas ou seulement une atmosphère très fine et donc transparente.

Malgré des conditions similaires, TRAPPIST-1c n’est pas un jumeau de Vénus. Cela soulève la question de savoir pourquoi les deux planètes ont évolué si différemment. Les chercheurs spéculent que de forts vents stellaires et le rayonnement ultraviolet plus intense des étoiles naines pourraient avoir arraché une atmosphère à l’origine dense de la planète.