Des planètes comme Proxima du Centaure b vivez des marées des centaines de fois plus fortes que celles qui déplacent les océans de la Terre deux fois par jour. La force de ces marées tire également sur l’atmosphère de la planète, mais une simulation récente ont constaté que l’attraction des marées de l’étoile hôte de Proxima Centauri b n’a pas beaucoup d’impact sur la météo ou le climat à long terme.
Au lieu de cela, les modèles météorologiques sur Proxima Centauri b, et sur d’autres planètes dans les zones habitables des étoiles naines rouges, semblent être régis par le fait que la moitié de la planète est en plein jour perpétuel tandis que l’autre moitié est dans une nuit sans fin.
Quoi de neuf – Les étoiles naines rouges comme Proxima Centauri et TRAPPISTE-1 sont plus petites, plus sombres et plus froides que notre Soleil. Des mondes comme Proxima Centauri b et TRAPPIST-1e ressentent l’attraction gravitationnelle de leurs étoiles beaucoup plus fortement que nous ne ressentons l’effet de marée de notre Soleil, car ils sont beaucoup plus proches. Ici sur Terre, la Lune exerce plus de force de marée que le Soleil, notamment parce qu’elle est beaucoup plus proche. Et les marées ne font pas que tirer sur l’océan ; ils peuvent aussi déplacer de l’air.
Mais bien que l’attraction des marées de la Lune déplace sensiblement nos océans deux fois par jour, elle n’a pas beaucoup d’impact sur notre atmosphère. Le peu de mouvement d’air dont la Lune pourrait se prévaloir est presque complètement submergé par l’effet de la chaleur, ou son absence. L’air chaud se dilate et monte, créant des zones de pression atmosphérique plus basse ; l’air froid se comprime et descend, créant des zones de pression atmosphérique plus élevée. L’air a tendance à se déplacer des zones de haute pression vers les zones de basse pression – nous appelons cela le vent.
Sur des mondes en orbite autour d’étoiles naines rouges suffisamment proches pour être potentiellement habitables, l’attraction des marées sur l’atmosphère peut être jusqu’à 500 fois plus forte que ce que subit l’atmosphère terrestre. Proxima Centauri b peut en fait être proche de la force de marée maximale qu’une planète peut supporter tout en conservant une surface solide. Mais même les marées extrêmes de Proxima Centauri b n’ont pas beaucoup d’effet sur sa météo ou son climat, selon une récente étude de simulation réalisée par un scientifique planétaire de l’Université McGill. Thomas Navarre et ses collègues.
« Les marées gravitationnelles [planets orbiting red dwarf stars] n’ont qu’un impact modéré sur leur météorologie de surface, avec peu ou pas d’impact sur leur climat », ont-ils écrit dans leur récent article.
Navarro et ses collègues ont construit un modèle numérique d’une planète semblable à la Terre en orbite autour d’une étoile de faible masse comme Proxima Centauri, puis l’ont testé avec différentes compositions atmosphériques et d’autres conditions. Il s’est avéré que la météo sur Proxima Centauri b est principalement façonnée par le fait que la planète est verrouillée par les marées sur son étoile. En d’autres termes, la planète tourne une fois à chaque fois qu’elle orbite autour de l’étoile, de sorte que le même côté de la planète fait toujours face directement à l’étoile, à la lumière du jour constante.
Creuser dans les détails — Navarro et ses collègues se sont appuyés sur les travaux d’études précédentes, qui avaient modélisé les atmosphères de planètes bloquées par les marées autour d’étoiles comme Proxima Centauri. Mais personne ne s’était concentré sur l’effet des marées sur l’atmosphère auparavant, alors l’équipe a incorporé les marées dans son nouveau modèle pour voir ce qui pourrait sembler différent. La réponse s’est avérée être : pas grand-chose, mais les exoplanètes en orbite autour de naines rouges ont encore un temps sauvage.
C’est extrêmement venteux, pour une chose. Le côté jour permanent est constamment chauffé par l’étoile, ce qui crée une zone de basse pression lorsque l’air chaud se dilate et monte. Le vent souffle de la nuit sombre et fraîche à 35 à 70 kilomètres à l’heure, selon les modèles. Cela signifie que toute la surface de la planète subit généralement quelque chose entre une forte brise et un fort coup de vent, soufflant toujours vers le même endroit du côté jour.
“Vous avez tous ces vents qui viennent tout le temps de la même direction”, a déclaré Navarro Inverse. “Les vents sont créés par une basse pression qui est une conséquence directe du chauffage permanent.”
Et cet endroit de jour, directement sous la faible étoile rouge dans le ciel, est probablement perpétuellement orageux. C’est ce que vous attendez d’une zone de basse pression ici sur Terre, ou même sur un monde très différent comme Jupiter. Le modèle de Navarro et de ses collègues suggère également qu’une zone de basse pression engendrerait une épaisse couverture nuageuse sur une vaste bande du côté jour, gardant les choses plus ombragées que ce à quoi vous vous attendriez ce qu’on appelle un «côté jour permanent».
Pourquoi est-ce important – Des études antérieures ont modélisé comment le verrouillage des marées façonnerait le temps d’une planète, mais celui-ci confirme que c’est le principal effet impliqué dans la formation des modèles météorologiques à grande échelle sur les exoplanètes autour des étoiles naines rouges. Et c’est extrêmement important pour les astrobiologistes, car la plupart des exoplanètes potentiellement habitables que nous trouverons probablement seront en orbite autour d’étoiles naines rouges.
D’une part, environ les trois quarts des étoiles de notre galaxie sont des naines rouges. Les étoiles de faible masse semblent se former plus souvent que les plus massives, et elles survivent également beaucoup plus longtemps ; qui donne aux naines rouges un avantage démographique certain.
Et les exoplanètes potentiellement habitables autour de ces petites étoiles sont plus faciles à trouver pour les chasseurs de planètes que celles qui orbitent autour d’étoiles plus grandes et plus brillantes. La zone habitable d’une naine rouge – la région autour d’une étoile où les températures sont bonnes pour que l’eau liquide existe – se blottit beaucoup plus près de l’étoile que la zone habitable de notre système solaire, qui commence à peu près à l’orbite de Vénus et se termine juste à l’extérieur l’orbite de Mars. Et si vous cherchez une petite planète, il est plus facile de la voir plus elle est proche de son étoile.
Et après – Comprendre les conditions sur ces mondes est important si nous voulons comprendre comment et où la vie pourrait se former – et prospérer.
Bien sûr, cela suppose que Proxima Centauri b, ou tout autre monde semblable à la Terre autour d’une naine rouge, possède en fait une atmosphère. De nombreuses étoiles naines rouges sont notoirement volatiles, susceptibles d’émettre des rafales massives de rayonnement et de particules chargées dans l’espace. Ce genre de temps stellaire pourrait dépouiller l’atmosphère d’une planète voisine et signifier de très mauvaises nouvelles pour la vie extraterrestre.
Plusieurs groupes d’astronomes envisagent d’utiliser le Télescope spatial James Webb étudier ces exoplanètes au cours des prochains mois. Ils essaieront de mesurer l’atmosphère de Proxima Centauri B, d’enquêter sur les atmosphères de plusieurs mondes TRAPPIST-1 et de découvrir si une poignée d’autres exoplanètes naines rouges même ont atmosphères.
