Les lunes des planètes qui n'ont pas d'étoile mère peuvent posséder une atmosphère et retenir de l'eau liquide. Les astrophysiciens du LMU ont calculé que de tels systèmes pourraient contenir suffisamment d'eau pour rendre la vie possible et la soutenir.

L'eau a rendu la vie possible sur Terre et est indispensable à la pérennité des systèmes vivants sur la planète. Cela explique pourquoi les scientifiques sont constamment à la recherche de preuves d'eau sur d'autres corps solides de l'univers. Jusqu'à maintenant, cependant, l'existence d'eau liquide sur des planètes autres que la Terre n'a pas été directement prouvée. Cependant, il y a des indications que plusieurs lunes dans les confins de notre propre système solaire, plus précisément, Encelade de Saturne et trois des lunes de Jupiter (Ganymède, Callisto et Europa) peuvent posséder des océans souterrains. Quelles sont alors les perspectives de détection d'eau sur les lunes des planètes situées au-delà de notre système solaire ?

En coopération avec des collègues de l'Université de Concepción au Chili, Les physiciens du LMU Prof. Barbara Ercolano et Dr. Tommaso Grassi (tous deux membres d'ORIGINS, a Cluster of Excellence) ont maintenant utilisé des méthodes mathématiques pour modéliser l'atmosphère et la chimie de la phase gazeuse d'une lune en orbite autour d'une planète flottante (FFP). Un FFP est une planète qui n'est pas associée à une étoile.

Plus de 100 milliards de nomades planétaires

Les FFP sont intéressants principalement parce que les preuves indiquent qu'il y en a beaucoup sur le marché. Des estimations prudentes suggèrent que notre propre galaxie abrite au moins autant de planètes orphelines de la taille de Jupiter qu'il y a d'étoiles - et la Voie lactée elle-même abrite bien plus de 100 milliards d'étoiles.

Ercolano et Grassi ont utilisé un modèle informatique pour simuler la structure thermique de l'atmosphère d'une exomoune de la même taille que la Terre en orbite autour d'un FFP. Leurs résultats suggèrent que la quantité d'eau présente à la surface de la lune serait d'environ 10, 000 fois plus petit que le volume total des océans de notre planète, mais 100 fois plus grand que celui trouvé dans l'atmosphère terrestre. Ce serait suffisant pour permettre à la vie d'évoluer et de prospérer.

Le modèle à partir duquel cette estimation a été dérivée se compose d'une lune de la taille de la Terre et d'un FFP de la taille de Jupiter. Un tel système, qui n'a pas de compagnon stellaire à proximité, devrait être sombre et froid. Contrairement à notre système solaire, il n'y a pas d'étoile centrale qui puisse servir de source d'énergie fiable pour entraîner des réactions chimiques.

Rayonnement cosmique et forces de marée au premier plan !

Plutôt, dans le modèle des chercheurs, les rayons cosmiques fournissent l'entraînement chimique nécessaire pour convertir l'hydrogène moléculaire et le dioxyde de carbone en eau et autres produits. Pour garder le système agité, les auteurs invoquent les forces de marée exercées par la planète sur sa lune comme source de chaleur et en supposant que le dioxyde de carbone représente 90% de l'atmosphère de la lune, l'effet de serre qui en résulterait retiendrait effectivement une grande partie de la chaleur générée sur la lune. Ensemble, ces sources d'énergie suffiraient à maintenir l'eau à l'état liquide.