Lorsque le télescope le plus puissant du monde sera lancé dans l'espace cette année, les scientifiques apprendront si les planètes de la taille de la Terre dans notre « voisinage solaire » ont une condition préalable essentielle à la vie :une atmosphère.

Ces planètes orbitent autour d'un nain M, le type d'étoile le plus petit et le plus courant de la galaxie. Les scientifiques ne savent pas actuellement à quel point il est courant que des planètes semblables à la Terre autour de ce type d'étoile aient des caractéristiques qui les rendraient habitables.

« Comme point de départ, il est important de savoir si petit, les planètes rocheuses en orbite autour des naines M ont des atmosphères, " dit Daria Pidhorodetska, doctorant au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'UC Riverside. "Si c'est le cas, cela ouvre notre recherche de vie en dehors de notre système solaire."

Pour aider à combler cette lacune dans la compréhension, Pidhorodetska et son équipe ont étudié si le télescope spatial James Webb, qui sera bientôt lancé, ou le télescope spatial Hubble actuellement en orbite, sont capables de détecter les atmosphères sur ces planètes. Ils ont également modélisé les types d'atmosphères susceptibles de se trouver, s'ils existent, et comment ils pouvaient être distingués les uns des autres. L'étude vient d'être publiée dans le Journal astronomique .

Les co-auteurs de l'étude comprennent les astrobiologistes Edward Schwieterman et Stephen Kane de l'UCR, ainsi que des scientifiques de l'Université Johns Hopkins, Centre de vol spatial Goddard de la NASA, l'Université Cornell et l'Université de Chicago.

L'étoile au centre de l'étude est un nain M appelé L 98-59, qui ne mesure que 8% de la masse de notre soleil. Bien que petit, il n'est qu'à 35 années-lumière de la Terre. Sa luminosité et sa relative proximité en font une cible idéale pour l'observation.

Peu de temps après leur formation, Les naines M passent par une phase au cours de laquelle elles peuvent briller de deux ordres de grandeur plus fort que la normale. Un fort rayonnement ultraviolet au cours de cette phase a le potentiel de dessécher leurs planètes en orbite, l'évaporation de l'eau de la surface et la destruction de nombreux gaz dans l'atmosphère.

"Nous voulions savoir si l'ablation était complète dans le cas des deux planètes rocheuses, ou si ces mondes terrestres étaient capables de reconstituer leurs atmosphères, " a déclaré Pidhorodetska.

Les chercheurs ont modélisé quatre scénarios atmosphériques différents :un dans lequel les mondes L 98-59 sont dominés par l'eau, celui dans lequel l'atmosphère est principalement composée d'hydrogène, une atmosphère de dioxyde de carbone de type Vénus, et un dans lequel l'hydrogène dans l'atmosphère s'est échappé dans l'espace, ne laissant que de l'oxygène et de l'ozone.

Ils ont découvert que les deux télescopes pouvaient offrir des informations complémentaires en utilisant des observations de transit, qui mesurent un creux de lumière qui se produit lorsqu'une planète passe devant son étoile. Les planètes L 98-59 sont beaucoup plus proches de leur étoile que la Terre ne l'est du soleil. Ils terminent leurs orbites en moins d'une semaine, rendre les observations de transit au télescope plus rapides et plus rentables que l'observation d'autres systèmes dans lesquels les planètes sont plus éloignées de leurs étoiles.

"Il ne faudrait que quelques transits avec Hubble pour détecter ou exclure une atmosphère dominée par l'hydrogène ou la vapeur sans nuages, " Schwieterman a déclaré. "Avec aussi peu que 20 transits, Webb nous permettrait de caractériser les gaz dans des atmosphères à forte teneur en dioxyde de carbone ou dominées par l'oxygène."

Sur les quatre scénarios atmosphériques envisagés par les chercheurs, Pidhorodetska a déclaré que l'atmosphère asséchée dominée par l'oxygène est la plus probable.

"La quantité de rayonnement que ces planètes reçoivent à cette distance de l'étoile est intense, " elle a dit.

Même s'ils n'ont peut-être pas d'atmosphères qui se prêtent à la vie aujourd'hui, ces planètes peuvent offrir un aperçu important de ce qui pourrait arriver à la Terre dans différentes conditions, et ce qui pourrait être possible sur des mondes semblables à la Terre ailleurs dans la galaxie.

Le système L 98-59 n'a été découvert qu'en 2019, et Pidhorodetska a déclaré qu'elle était ravie d'obtenir plus d'informations à ce sujet lorsque Webb sera lancé plus tard cette année.

"Nous sommes sur le point de révéler les secrets d'un système stellaire qui était caché jusqu'à très récemment, " a déclaré Pidhorodetska.