La vie au-delà de la Terre? Le télescope spatial Webb enquête sur une surprenante planète de glace proche.

La planète exoplanète tempérée LHS 1140 b pourrait être un monde entièrement couvert de glace (à gauche) similaire à la lune de Jupiter Europa ou pourrait être un monde de glace avec un océan substellaire liquide et une atmosphère nuageuse (au centre). LHS 1140 b fait 1,7 fois la taille de notre planète Terre (à droite) et est l'exoplanète de la zone habitable la plus prometteuse trouvée jusqu'à présent dans la recherche d'eau liquide au-delà du système solaire. Crédit : Benoit Gougeon, Université de Montréal

Les chercheurs ont utilisé des données de plusieurs télescopes spatiaux, y compris le télescope spatial James Webb (JWST), pour étudier l'exoplanète LHS 1140 b, située à 48 années-lumière dans la constellation de la Baleine. Cette exoplanète, en orbite autour d'une étoile naine rouge, se trouve dans la zone habitable et montre des signes d'avoir potentiellement une atmosphère riche en azote et une composition riche en eau, qui pourrait inclure un océan d'eau liquide. Cela fait de LHS 1140 b l'un des candidats les plus prometteurs pour des études futures sur l'habitabilité.

Les scientifiques ont identifié une exoplanète tempérée comme un super-Terre prometteur glacé ou aquatique. Sous la direction de l'Université de Montréal, l'équipe de recherche comprend un astronome de l'Université du Michigan.

Les résultats montrent que l'exoplanète en zone habitable, LHS 1140 b, n'est probablement pas un mini-Neptune, une petite géante gazeuse soi-disant—des planètes larges principalement composées de gaz—avec une atmosphère épaisse riche en hydrogène. La planète, située à environ 48 années-lumière dans la constellation de la Baleine, émerge comme l'un des candidats les plus prometteurs d'exoplanètes en zone habitable connus, potentiellement hébergeant une atmosphère et même un océan d'eau liquide.

Les données du télescope spatial James Webb ont été collectées en décembre 2023 et ajoutées aux données antérieures des autres télescopes spatiaux Spitzer, Hubble et TESS pour consolider ce résultat, accepté pour publication dans The Astrophysical Journal Letters cette semaine.

« C'est la première fois que nous voyons un soupçon d'atmosphère sur une exoplanète rocheuse en zone habitable ou riche en glace. Détecter des atmosphères sur de petites planètes rocheuses est un objectif majeur de JWST, mais ces signaux sont beaucoup plus difficiles à voir que pour les atmosphères de planètes géantes », a déclaré Ryan MacDonald, Boursier Sagan de la NASA au Département d'Astronomie de l'U-M qui a été clé dans l'analyse de l'atmosphère de LHS 1140 b. « LHS 1140 b est l'une des meilleures petites exoplanètes en zone habitable capables de soutenir une atmosphère épaisse, et nous pourrions bien avoir trouvé des preuves d'air sur cette planète. »

Lancé en 2021, le télescope spatial James Webb est le prochain grand observatoire scientifique spatial suivant Hubble, conçu pour répondre aux questions en suspens sur l'Univers et pour faire des découvertes révolutionnaires dans tous les domaines de l'astronomie. Ses capacités infrarouges lui permettent d'étudier en détail les atmosphères des planètes lointaines, identifiant des éléments comme la vapeur d'eau, le méthane et des biosignatures possibles. Crédit : ESA/ATG medialab

LHS 1140 b, une exoplanète en orbite autour d'une étoile naine rouge de masse faible environ un cinquième de la taille du soleil, a captivé les scientifiques en raison de sa proximité avec le système solaire et de son emplacement dans la zone habitable de son étoile. Les exoplanètes trouvées dans cette « Zone Goldilocks » ont des températures qui permettraient à l'eau d'exister sous forme liquide, un élément crucial pour la vie telle que nous la connaissons sur Terre.

Une des questions critiques concernant LHS 1140 b était de savoir s'il s'agissait d'une exoplanète de type mini-Neptune ou d'une super-Terre—une planète rocheuse ou riche en eau plus grande que la Terre.

« Parmi toutes les exoplanètes tempérées actuellement connues, LHS 1140 b pourrait bien être notre meilleure chance de confirmer un jour de manière indirecte la présence d'eau liquide à la surface d'un monde extraterrestre au-delà de notre système solaire », a déclaré Charles Cadieux, premier auteur de l'article scientifique et doctorant à l'Université de Montréal. « Ce serait une étape majeure dans la recherche d'exoplanètes potentiellement habitables. »

Les observations de l'équipe excluaient fortement le scénario du mini-Neptune, avec des preuves suggérant que l'exoplanète LHS 1140 b est une super-Terre qui pourrait même avoir une atmosphère riche en azote comme celle de la Terre. Cependant, l'équipe met en garde que des observations supplémentaires avec JWST seront nécessaires pour confirmer la signature du gaz d'azote.

Les estimations basées sur toutes les données accumulées révèlent que LHS 1140 b est moins dense que prévu pour une planète rocheuse avec une composition similaire à celle de la Terre, suggérant que 10 à 20 % de sa masse pourrait être constituée d'eau. Cette découverte indique que LHS 1140 b est un candidat convaincant pour un monde aquatique, ressemblant probablement à une boule de neige ou à une planète de glace avec un océan liquide potentiel au point sous-stellaire, ou la région de la surface de la planète qui serait toujours tournée vers l'étoile hôte du système en raison de la rotation synchrone de la planète (comme la lune de la Terre).