Jusqu'à maintenant, les chercheurs n'ont trouvé aucune preuve d'activité tectonique globale sur des planètes en dehors de notre système solaire. Sous la direction de l'Université de Berne et du Centre national de compétence en recherche PRN PlanetS, les scientifiques ont maintenant découvert que la matière à l'intérieur de la planète LHS 3844b s'écoule d'un hémisphère à l'autre et pourrait être responsable de nombreuses éruptions volcaniques d'un côté de la planète.

Sur Terre, la tectonique des plaques n'est pas seulement responsable de la montée des montagnes et des tremblements de terre. C'est aussi une partie essentielle du cycle qui amène la matière de l'intérieur de la planète à la surface et à l'atmosphère, puis le ramène sous la croûte terrestre. La tectonique a donc une influence vitale sur les conditions qui rendent finalement la Terre habitable.

Jusqu'à maintenant, les chercheurs n'ont trouvé aucune preuve d'activité tectonique globale sur des planètes en dehors de notre système solaire. Une équipe de chercheurs dirigée par Tobias Meier du Center for Space and Habitability (CSH) de l'Université de Berne et avec la participation de l'ETH Zurich, l'Université d'Oxford et le National Center of Competence in Research NCCR PlanetS ont maintenant trouvé des preuves des modèles d'écoulement à l'intérieur d'une planète, situé à 45 années-lumière de la Terre :LHS 3844b. Leurs résultats ont été publiés dans le Lettres de revues astrophysiques .

Un contraste extrême et aucune atmosphère

« Observer des signes d'activité tectonique est très difficile, car ils sont généralement cachés sous une atmosphère, " explique Meier. Cependant, des résultats récents suggèrent que LHS 3844b n'a probablement pas d'atmosphère. Légèrement plus grand que la Terre et probablement aussi rocheux, elle orbite si étroitement autour de son étoile qu'un côté de la planète est constamment éclairé par la lumière du jour et l'autre par la nuit permanente, tout comme le même côté de la Lune fait toujours face à la Terre. Sans atmosphère le protégeant du rayonnement intense, la surface devient très chaude :elle peut atteindre jusqu'à 800°C en journée. Le côté nuit, d'autre part, est glacial. Les températures peuvent y descendre en dessous de moins 250°C. "Nous avons pensé que ce contraste de température sévère pourrait affecter le flux de matière à l'intérieur de la planète, " se souvient Meier.

Pour tester leur théorie, l'équipe a effectué des simulations informatiques avec différentes résistances de matériaux et sources de chaleur internes, comme la chaleur du noyau de la planète et la désintégration des éléments radioactifs. Les simulations comprenaient le grand contraste de température à la surface imposé par l'étoile hôte.

Flux à l'intérieur de la planète d'un hémisphère à l'autre

"La plupart des simulations ont montré qu'il n'y avait qu'un flux ascendant d'un côté de la planète et un flux descendant de l'autre. La matière s'écoulait donc d'un hémisphère à l'autre, " rapporte Meier. Étonnamment, la direction n'était pas toujours la même. "D'après ce à quoi nous sommes habitués depuis la Terre, vous vous attendriez à ce que le matériau du côté chaud soit plus léger et donc s'écoule vers le haut et vice versa, », explique le co-auteur Dan Bower de l'Université de Berne et du PRN PlanetS. Pourtant, certaines simulations des équipes ont également montré le sens d'écoulement opposé. « Ce résultat initialement contre-intuitif est dû au changement de viscosité avec la température :le matériau froid est plus rigide et ne veut donc pas se plier, casser ou subduire à l'intérieur. Matière chaude, cependant, est moins visqueuse - donc même la roche solide devient plus mobile lorsqu'elle est chauffée - et peut facilement s'écouler vers l'intérieur de la planète, " Bower élabore. De toute façon, ces résultats montrent comment une surface et un intérieur planétaires peuvent échanger de la matière dans des conditions très différentes de celles sur Terre.

Un hémisphère volcanique

Un tel flux de matières pourrait avoir des conséquences étranges. "De quelque côté de la planète que la matière s'écoule vers le haut, on s'attendrait à une grande quantité de volcanisme de ce côté particulier, " Bower souligne. Il continue " des flux d'upwelling profonds similaires sur Terre entraînent une activité volcanique à Hawaï et en Islande. " On pourrait donc imaginer un hémisphère avec d'innombrables volcans - un hémisphère volcanique pour ainsi dire - et un avec presque aucun.

"Nos simulations montrent comment de tels modèles pourraient se manifester, mais il faudrait des observations plus détaillées pour vérifier. Par exemple, avec une carte de température de surface à plus haute résolution qui pourrait indiquer un dégazage accru du volcanisme, ou la détection de gaz volcaniques. C'est quelque chose que nous espérons que les recherches futures nous aideront à comprendre, " conclut Meier.