Que sont les planètes « coquille d’œuf » ?

Un groupe de scientifiques a découvert un nouveau type de planète, appelée « coquille d’œuf ». Elles orbitent autour d’étoiles lointaines (ce sont donc des exoplanètes) et, comme leur nom l’indique, ces corps rocheux possèdent une enveloppe extérieure ultrafine et fragile.

Cela signifie que les nouvelles planètes ne seraient pas en mesure de supporter des plaques tectoniques, et c’est pour cette raison que des doutes sont apparus quant à la possibilité que ces planètes soient habitables.

C’est pourquoi une équipe internationale de géologues basée aux États-Unis, en Suisse, en France et à l’université écossaise de St Andrews a mis au point un nouveau modèle informatique, qui permettra de déterminer si les planètes nouvellement découvertes pourraient supporter une tectonique des plaques similaire à celle de la Terre, en ajoutant une nouvelle dimension géologique à la classification des exoplanètes.

 

« Le nouveau modèle fournit un modèle permettant de prédire la nature de la tectonique des plaques sur les exoplanètes. On pourrait dire que nous sommes à la recherche d’un nouveau paramètre de planète Boucles d’or, mais au lieu de la bonne température pour l’eau, nous voulons explorer les bonnes conditions pour la tectonique des plaques », a déclaré le Dr Sami Mikhail de l’école des sciences de la terre et de l’environnement de l’université de St Andrews.

Les scientifiques pensent que la tectonique des plaques des zones de subduction, semblable à celle de la Terre, est un élément important pour rendre les planètes habitables, mais pas seulement parce qu’il s’agit des processus géologiques les plus semblables à la Terre reconnus par la science.

La réaction en chaîne de la tectonique des plaques est renforcée par le volcanisme et l’altération chimique, qui persistent tous deux depuis des milliards d’années. Ces deux facteurs, combinés à la présence d’une certaine quantité d’eau, sont ce qui régule le climat de la Terre et permet à la planète d’être habitable.

« La Terre est unique dans le système solaire. Cependant, il n’existe que trois autres planètes rocheuses : Mercure, Vénus et Mars, et elles sont également différentes les unes des autres. Les astronomes ont découvert plus de 4 000 planètes en orbite autour d’autres étoiles, appelées exoplanètes. L’une d’entre elles ressemble-t-elle à la Terre ? Que signifie « semblable à la Terre » et dans quelle mesure les planètes de notre système solaire sont-elles représentatives du cosmos au sens large ? », a déclaré le Dr Sami Mikhail.

L’équipe à l’origine de cette recherche a exécuté un vaste ensemble de modèles de calcul dans le but d’étudier comment les combinaisons de propriétés planétaires et stellaires influencent l’épaisseur de l’enveloppe extérieure d’un corps planétaire.

Ces modèles prédisaient que les mondes petits, vieux ou éloignés de leur étoile avaient probablement une enveloppe épaisse et rigide. Toutefois, dans certaines circonstances, les planètes pourraient avoir une coquille externe fragile de quelques kilomètres d’épaisseur seulement, que l’on appelle « coquille d’œuf ».

Selon les chercheurs, ces planètes à carapace fragile pourraient être similaires aux basses terres de Vénus, et le terme pourrait potentiellement s’appliquer à au moins trois planètes extrasolaires de ce type déjà connues.

La couche externe d’un corps planétaire rocheux est généralement rigide et se comporte de manière cassante, et l’épaisseur de cette couche est importante pour régir de nombreux aspects du caractère géologique de ce corps, notamment la capacité à résister à la tectonique des plaques et même à conserver des conditions habitables à la surface.

D’autre part, des facteurs inhérents à la planète, tels que la taille, la température intérieure, la composition et même le climat, influent sur l’épaisseur de cette couche externe, mais aussi des facteurs propres à l’étoile hôte, comme la luminosité et l’éloignement.

Pour l’étude de la couche externe, plusieurs facteurs ont été pris en compte, tels que la taille de l’exoplanète, la distance par rapport à l’étoile hôte, la température de surface et la température interne. Et c’est ainsi que l’on a découvert que la température de surface était plus importante que tous les autres facteurs, y compris la température interne de la planète.

Selon l’équipe, les planètes « coquille d’œuf » ont des croûtes fragiles d’un kilomètre de profondeur seulement, alors que la Terre et Mars ont des croûtes d’une profondeur de 40 et 100 kilomètres, respectivement.

Université de St Andrews

Les chercheurs estiment que le modèle développé devrait être utilisé pour prédire quelles exoplanètes bénéficieront du temps de télescope pour les investigations prévues et futures. Ils visent à déterminer la chimie des atmosphères autour d’une exoplanète afin de trouver des preuves de processus géochimiques actifs et des traces laissées par une biologie putative au-delà de notre système solaire.

Paul Byrne, professeur associé au département des sciences de la terre et des planètes de l’université Washington de Saint-Louis et premier auteur de la recherche publiée dans le Journal of Geophysical Research : Planets, a déclaré : « Notre objectif global va au-delà de la compréhension des hauts et des bas des exoplanètes. »

« En fin de compte, nous voulons aider à identifier les propriétés qui rendent un monde habitable. Et pas seulement de manière temporaire, mais habitable pendant longtemps, car nous pensons que pour que la vie existe, il faut probablement un certain temps pour qu’elle se mette en place et devienne durable », a déclaré Byrne, qui ajoute que la question fondamentale qui sous-tend cette recherche est la suivante : « Sommes-nous seuls ?