Parmi les planètes les plus extrêmes découvertes au-delà des limites de notre système solaire se trouvent les planètes de lave :des mondes brûlants et brûlants qui tournent si près de leur étoile hôte que certaines régions sont probablement des océans de lave en fusion. Selon des scientifiques de l'Université McGill, Université York, et l'Institut indien d'enseignement des sciences, l'atmosphère et le cycle météorologique d'au moins une de ces exoplanètes sont encore plus étranges, caractérisé par l'évaporation et la précipitation des roches, des vents supersoniques qui font rage à plus de 5000 km/h, et un océan de magma à 100 km de profondeur.

Dans une étude publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , les scientifiques utilisent des simulations informatiques pour prédire les conditions sur K2-141b, une exoplanète de la taille de la Terre avec une surface, océan, et ambiance tous composés des mêmes ingrédients :des rochers. Les conditions météorologiques extrêmes prévues par leur analyse pourraient modifier de façon permanente la surface et l'atmosphère de K2-141b au fil du temps.

"L'étude est la première à faire des prédictions sur les conditions météorologiques sur K2-141b qui peuvent être détectées à des centaines d'années-lumière avec des télescopes de nouvelle génération tels que le télescope spatial James Webb, " dit l'auteur principal Giang Nguyen, un doctorat étudiant à l'Université York qui a travaillé sous la supervision du professeur de l'Université McGill Nicolas Cowan sur l'étude.

Les deux tiers de l'exoplanète font face à la lumière du jour sans fin

En analysant le modèle d'illumination de l'exoplanète, l'équipe a découvert qu'environ les deux tiers de K2-141b font face à la lumière du jour perpétuelle, plutôt que l'hémisphère illuminé auquel nous sommes habitués sur Terre. K2-141b appartient à un sous-ensemble de planètes rocheuses qui orbitent très près de leur étoile. Cette proximité maintient l'exoplanète gravitationnellement verrouillée en place, ce qui signifie que le même côté fait toujours face à l'étoile.

Le côté nuit connaît des températures glaciales inférieures à -200 C. Le côté jour de l'exoplanète, à environ 3000 C, est assez chaud pour non seulement faire fondre les roches, mais aussi les vaporiser, créant finalement une atmosphère mince dans certaines zones. "Notre découverte signifie probablement que l'atmosphère s'étend un peu au-delà du rivage de l'océan magmatique, facilitant le repérage avec les télescopes spatiaux, " dit Nicolas Cowan, professeur au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université McGill.

Comme le cycle de l'eau de la Terre, seulement avec des pierres

Remarquablement, l'atmosphère de vapeur de roche créée par la chaleur extrême subit des précipitations. Tout comme le cycle de l'eau sur Terre, où l'eau s'évapore, monte dans l'atmosphère, se condense, et retombe comme la pluie, le sodium aussi, monoxyde de silicium, et dioxyde de silicium sur K2-141b. Sur Terre, la pluie reflue dans les océans, où il s'évaporera à nouveau et le cycle de l'eau se répétera. Sur K2-141b, la vapeur minérale formée par la roche évaporée est balayée du côté de la nuit glaciale par des vents supersoniques et les roches « pleuvent » vers un océan de magma. Les courants résultants retournent du côté chaud de l'exoplanète, où la roche s'évapore à nouveau.

Toujours, le cycle sur K2-141b n'est pas aussi stable que celui sur Terre, disent les scientifiques. Le flux de retour de l'océan de magma vers le côté jour est lent, et par conséquent, ils prédisent que la composition minérale changera avec le temps, modifiant finalement la surface et l'atmosphère mêmes de K2-141b.

"Toutes les planètes rocheuses, y compris la Terre, ont commencé comme des mondes en fusion, mais se sont ensuite rapidement refroidis et solidifiés. Les planètes de lave nous donnent un rare aperçu à ce stade de l'évolution planétaire, ", explique le professeur Cowan du Département des sciences de la Terre et des planètes.

La prochaine étape sera de tester si ces prédictions sont correctes, disent les scientifiques. L'équipe dispose désormais de données du télescope spatial Spitzer qui devraient leur donner un premier aperçu des températures diurnes et nocturnes de l'exoplanète. Avec le lancement du télescope spatial James Webb en 2021, ils pourront également vérifier si l'atmosphère se comporte comme prévu.