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Cette exoplanète a perdu son atmosphère d’origine, mais en a développé une seconde

Voici une impression d'artiste de l'exoplanète rocheuse GJ 1132 b. Crédits : NASA, ESA et R. Hurt (IPAC / Caltech)

Des observations faites par le télescope Hubble, couplées à des simulations informatiques, laissent à penser que GJ 1132 b, une exoplanète proche, a perdu son atmosphère d’origine pour en développer une seconde grâce à son activité volcanique.

À certains égards, GJ 1132 b, retrouvée à 41 années-lumière, affiche des similitudes intrigantes avec la Terre. Les deux planètes ont en effet des densités, des tailles et des âges similaires. Les deux ont également commencé avec une atmosphère dominée par l’hydrogène et toutes deux étaient des mondes chauds avant de se refroidir. En revanche, à d’autres égards, ces deux mondes sont aussi très différents.

D’un côté, nous avons en effet la Terre qui orbite à une distance relativement confortable de son Soleil. Et de l’autre, il y a GJ 1132 b qui est si proche de sa naine rouge qu’elle en fait le tour en un jour et demi. Cette proximité maintient la planète « verrouillée » sur son orbite, ne montrant finalement qu’un seul visage à son étoile comme la Lune avec la Terre.

Cette incroyable proximité a eu d’autres conséquences pour la planète. Dans le cadre d’une étude récente, des chercheurs se sont appuyés sur des observations directes de Hubble et des modélisations informatiques pour sonder l’atmosphère de GJ 1132 b. D’après l’étude, elle serait aujourd’hui composée d’un mélange toxique d’hydrogène, de méthane et de cyanure d’hydrogène. Or, pour les chercheurs, il ne s’agit pas de son atmosphère d’origine.

Une atmosphère régénérée

Quelques millions d’années après sa naissance, GJ 1132 b avait un visage très différent. D’après l’équipe, il s’agissait essentiellement d’un monde gazeux beaucoup plus gros que la Terre enveloppé d’une épaisse couche d’hydrogène. Cette « sous-Neptune » aurait ensuite rapidement perdu son atmosphère primordiale à cause du rayonnement intense de sa jeune étoile encore très chaude. Dépouillée de son atmosphère, GJ 1132 b aurait alors été réduite à son noyau nu, de la taille de la Terre.

Puis, une « atmosphère secondaire » se serait ensuite formée à mesure que la lave en fusion sous la surface de la planète suintait à travers les fissures de sa croûte. Les gaz qui s’infiltrent à travers ces fissures semblent en effet constamment reconstituer cette nouvelle atmosphère qui serait autrement également dépouillée par l’étoile.

Cette nouvelle découverte pourrait avoir des implications pour d’autres exoplanètes. « Combien de planètes terrestres ne commencent pas comme telle ?« , se demande Mark Swain, du JPL. « Certaines peuvent en effet naître en tant que « sous-Neptunes » avant de se transformer« .

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Illustration de l’exoplanète rocheuse GJ 1132 b. Crédits : NASA, ESA et R. Hurt (IPAC / Caltech)

Un jeu de tir à la corde gravitationnel

Reste à comprendre ce qui maintient le manteau de GJ 1132 b suffisamment chaud pour rester liquide et alimenter ce volcanisme. D’après les auteurs, tout serait une question de réchauffement des marées, un phénomène qui se produit par frottement lorsque l’énergie de l’orbite et de la rotation d’une planète est dispersée sous forme de chaleur à l’intérieur de la planète.

Ici, GJ 1132 b évolue sur une orbite elliptique et les forces de marée agissant sur lui sont plus fortes lorsqu’il est le plus proche ou le plus éloigné de son étoile hôte. Toutefois, il existe au moins une autre planète au sein de ce système qui « tire » également gravitationnellement sur la planète.

En conséquence, GJ 1132 b se retrouve comprimée ou étirée par ce « pompage » gravitationnel. Ce chauffage par marée garderait ainsi le manteau de la planète sous forme liquide suffisamment longtemps. La même chose se produit dans notre Système solaire avec la lune volcanique Io, prise dans un « jeu de tir à la corde gravitationnel » entre Jupiter et les autres lunes voisines.

Les détails de l’étude sont publiés dans The Astronomical Journal.