Les exoplanètes autour de Trappist-1 pourraient accueillir la vie:
Un an après la
découverte de sept planètes de la taille de la Terre autour de l'étoile
Trappist-1, à 39 années-lumière, des chercheurs en publient de nouveaux
portraits. Selon eux, certaines seraient plus riches en eau que la
Terre. Un pas important dans la connaissance du système de Trappist-1 et
de l'habitabilité de ses planètes.
En 2016, le petit télescope Trappist-South, qui recherche des exoplanètes depuis le Chili, découvrait deux planètes blotties autour d'une naine rouge située à 39 années-lumière de la Terre. Les mois suivants, cinq autres planètes furent débusquées avec le télescope spatial Spitzer épaulé d'une armée de télescopes terrestres comme le VLT. Leur annonce a été faite il y a un an et depuis, les études sur ces « sept merveilles » se sont multipliées.
« Nous en savons maintenant plus sur Trappist-1 que sur tout autre système planétaire en dehors de notre propre système » a déclaré Sean Carey, directeur du Spitzer Science Center de Caltech. Lui et d'autres chercheurs viennent de publier dans la revue Astronomy and Astrophysics,
une étude approfondie de ces sept mondes à peu près aussi grands que la
Terre. En dressant leurs profils, ils présupposent qu'elles sont riches
en composés volatils, dont certaines plus que d'autres, en eau.
Bien
entendu, les auteurs précisent que ce ne sont encore que des portraits
approximatifs, peints à partir d'une nouvelle salve de données. Les
astronomes ont scruté Trappist-1
avec le célèbre chasseur d'exoplanètes, le satellite Kepler, et aussi
avec Spitzer — 500 heures supplémentaires jusqu'en mars —, et au sol à
l'observatoire Paranal (et l'instrument Speculoos). Nous sommes encore
loin de voir à quoi elles ressemblent vraiment, et à ce titre, les chercheurs mettent en garde en rappelant que bien que Mars et la Lune aient presque la même densité, leurs surfaces sont toutefois très différentes.
Les
sept planètes du système Trappist-1, à la même échelle. Les distances
entre elles ne sont pas respectées. © ESO, M. Kornmesser
Des planètes qui sont certainement rocheuses
Avec
ces nouvelles mesures, l'équipe a développé des modèles pour chaque
planète en tenant compte d'une multitude de facteurs — un problème avec
« 35 dimensions » extrêmement difficile, a d'ailleurs indiqué l'auteur
principal Simon Grimm, de l'université de Berne —, s'évertuant à inférer
la densité de ces sept mondes avec la plus grande précision possible.
Mais, prévient Brice-Olivier Demory, également de l'université de Berne
: « les densités, bien que des indices importants sur les
compositions des planètes ne disent rien sur l'habitabilité. Néanmoins
notre étude est un pas en avant important alors que nous continuons à
explorer pour savoir si ces planètes pourraient soutenir la vie ».
Les portraits de ces sept planètes se font donc chaque jour un peu plus précis. Rappelons qu'elles sont en orbite autour d'une petite naine rouge (9 % de la masse du Soleil), à des distances inférieures à celle de Mercure autour de notre Soleil et aussi qu'elles sont probablement en rotation synchrone, présentant ainsi toujours les mêmes faces à leur étoile. Trois d'entre elles figurent dans la zone tempérée de leur hôte, mais leur habitabilité dépend évidemment de leurs propriétés physiques, de la présence ou non d'une atmosphère, etc.
Les résultats de leurs modélisations
indiquent qu'elles sont toutes vraisemblablement faites de roches et
qu'elles peuvent aussi abriter de l'eau. L'une d'elles pourrait même
être beaucoup plus riche en eau que la Terre (5 % de sa masse soit 250
fois les océans terrestres).
À quoi ressemblent les sept planètes autour de Trappist-1 ?
Selon leurs hypothèses, la planète la plus proche de l'étoile,
Trappist-1b, aurait un noyau rocheux et serait enveloppée d'une
atmosphère plus dense que celle de la Terre. Sa voisine, Trappist-1 c
aurait quant à elle une structure interne comparable mais une atmosphère
plus fine.
C'est Trappist-1 d qui serait la
moins massive de toutes (30 % de la masse de notre planète) mais ce
qu'elle abrite est encore indéterminé : une atmosphère épaisse ?, un
océan ?, une banquise
? Trappist-1 e est la seule semblant un peu plus dense que la Terre et
les chercheurs n'excluent pas qu'elle renferme un noyau ferreux plus
dense que le nôtre. « En taille, en densité et en quantité de
rayonnement qu'elle reçoit de son étoile, c'est la planète la plus
similaire à la Terre », note la Nasa.
Enfin,
de par leur éloignement, Trappist-1 f, Trappist-1 g et Trappist-1 h
sont soupçonnées être couvertes de glace d'eau. Et dans le cas où elles
posséderaient une mince atmosphère, il est peu probable qu'y soient
présents des ingrédients lourds comme le dioxyde de carbone, à l'instar de notre Planète bleue.
On notera que de récentes observations avec Hubble des planètes Trappist-1 d, e et f n'ont pas révélé d'hydrogène
comme ingrédient dominant de leurs atmosphères, ce qui renforce la
probabilité que ce sont des mondes rocheux et non gazeux (comme Neptune
par exemple). Ces observations sont un nouvel exploit pour le télescope
spatial, capable — bien qu'arrivé à ses limites, explique la Nasa — de
sonder l'atmosphère de mondes de taille terrestre.
Les astronomes ont bien sûr hâte que le nouveau télescope spatial James Webb (JWST) entre en service — lancement prévu début 2019 — car à travers son œil pénétrant, ils pourront mieux que jamais caractériser les atmosphères des planètes de Trappist-1 et débusquer des ingrédients chimiques comme le carbone, le méthane, l'oxygène,
l'eau... Un grand pas qui permettra de savoir si certaines d'entre
elles pourraient abriter des formes de vie. Quand on songe que la
majorité des étoiles de notre Galaxie sont des naines
rouges et que la plupart ont des planètes, on peut imaginer qu'elle
existe ailleurs... Mais la vie est-elle vraiment possible autour de ces étoiles turbulentes ?
Ce qu'il faut retenir
- Des sept planètes découvertes autour de Trappist-1, trois sont dans la zone tempérée de l’étoile.
- Des modélisations de leur composition et de leur structure interne, en tenant compte des forces de marée qu’elles exercent les unes sur les autres de par leur proximité, indiquent que Trappist-1 d et e seraient les plus hospitalières.
- Trappist-1 c pourrait avoir des éruptions de magma à sa surface.
Pour en savoir plus
Deux planètes seraient habitables autour de Trappist-1
Article de Xavier Demeersman publié le 30 janvier 2018
L'étoile
Trappist-1 et ses sept planètes terrestres sont une des plus belles
découvertes de ces dernières années pour la recherche de la vie sur
d'autres mondes. Trois d'entre elles se trouvent dans la zone tempérée
de la naine rouge mais beaucoup d'astronomes s'interrogent sur leur
habitabilité. Récemment, des chercheurs ont estimé que deux d'entre
elles pourraient malgré tout arborer des conditions favorables à la vie.
Voilà bientôt un an que le système de Trappist-1 a été découvert. Autour de cette petite étoile de type naine rouge située à 39 années-lumière de notre Système solaire,
sept planètes plus ou moins de la même taille que la Terre ont été
débusquées. Et parmi elles, trois sont en orbite dans la zone habitable.
Est-ce que cela signifie que ces trois mondes ont de l'eau liquide
à leur surface et sont vraiment habitables ? Les astronomes n'en ont
aucune preuve mais plusieurs équipes mènent l'enquête à partir des
éléments connus. Les plus pessimistes arguent que la grande proximité de
ces planètes rocheuses avec leur étoile ne présage rien de bon. En effet, les fortes tempêtes
solaires dont les naines rouges sont capables laissent craindre que
l'atmosphère de chacun de ces mondes ait été laminée depuis longtemps.
Et sans elles, il n'y a pas vraiment d'espoir que la vie ait pu se
développer. Alors qu'en est-il vraiment ?
La professeure Amy Barr du Planetary Science Institute (PSI) et les membres de son équipe sont quant à eux plus optimistes. Dans un article à paraître dans Astronomy & Astrophysics, ils suggèrent que deux de ces « sept merveilles » pourraient accueillir de la vie. Mais sous certaines conditions...
Lesquelles des sept planètes pourraient abriter de la vie ?
Les chercheurs ont testé plusieurs scénarios via des modélisations de la composition et de la structure interne de ces mondes, soumis au flux et au reflux des orbites des uns et des autres.
« En supposant que les planètes sont composées de glace d'eau, de roche et de fer, nous avons déterminé la quantité de chacune et l'épaisseur que pourraient avoir les différentes couches, explique l'auteure principale. Parce
que les masses et les rayons des planètes ne sont pas très bien
contraints, nous montrons toute la gamme des structures intérieures et
des compositions intérieures possibles. »
Amy Barr indique aussi « parce
que Trappist-1 est très vieille et faible, les surfaces des planètes
ont des températures relativement froides selon les normes planétaires,
allant de 127 °C, ce qui est plus froid que Vénus,
à -71 °C, ce qui est plus froid que les pôles terrestres. Les planètes
sont également en orbite très proche de l'étoile, avec des périodes orbitales de quelques jours. Alors, parce que leurs orbites sont excentriques — pas tout à fait circulaires —, ces planètes pourraient subir le réchauffement par les forces de marée, à l'instar des lunes de Jupiter et de Saturne [c'est pour cette raison qu'Encelade pourrait conservé un noyau chaud et un océan global sous sa surface gelée, NDLR] ».
Il
en ressort que les plus accueillantes seraient Trappist-1 d et
Trappist-1 e (Trappist-1 b est la plus proche et h la plus éloignée). En
leur faveur : leur température modérée en surface — entre 0 et 15 °C
pour d et négative pour e —, un réchauffement par les forces de marée
plus faible que pour les autres (il serait tout de même 20 fois
supérieur au flux de chaleur de la Terre). Les chercheurs ajoutent qu'il est vraisemblable que Trappist-1 d soit couverte d'un océan.
Pour
les autres planètes en revanche, la situation ne serait pas aussi
favorable. Selon leurs modélisations, Trappist-1 b et Trappist-1 c
pourraient avoir leurs manteaux de roche partiellement fondus en raison
des forces de marée plus importantes. Trappist-1 c pourrait même avoir
des éruptions de magma à sa surface (à la manière de Io autour de Jupiter), ce qui, espèrent les chercheurs, « pourrait être détectable avec les instruments de la prochaine génération ». On est impatient que le télescope spatial James Webb soit lancé et débute ses observations.
Sept exoplanètes autour de Trappist-1 : la découverte de la vie ailleurs est à notre portée ?
Article de Laurent Sacco, publié le 23 mai 2017
La
Nasa vient d'annoncer l'existence autour de la naine rouge Trappist-1
de sept exoplanètes de tailles comparables à la Terre. Leurs masses sont
toutefois encore incertaines. Trois d'entre elles seraient
potentiellement habitables et comme elles ne sont situées qu'à environ
40 années-lumière du Soleil, la caractérisation des atmosphères qu'elles
pourraient posséder devrait être à la portée du futur télescope spatial
James Webb. À plus long terme, il serait possible de détecter
d'éventuelles biosignatures.
En mai
2016, un groupe d'astronomes faisait sensation en annonçant la détection
de trois exoplanètes autour de l'étoile 2MASS J23062928-0502285 située à
environ 40 années-lumière du Soleil, dans la constellation du Verseau. La découverte avait été faite avec la méthode des transits planétaire en utilisant Trappist (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), un télescope de seulement 60 cm de diamètre à l'observatoire de La Silla (ESO), au Chili, géré par l'université de Liège, en Belgique. Rebaptisée pour cette raison Trappist-1,
l'étoile fait partie des naines rouges dites ultrafroides. Elles sont
très peu massives, et de ce fait très peu lumineuses. Toutefois, elles
représentent pas moins de 18 % des étoiles proches du Soleil, soit un
nombre probable de plusieurs centaines.
L'engouement
qu'a suscité la découverte de Trappist-1 b, c et d (les lettres
indiquent dans l'ordre de leur éloignement de l'étoile-hôte) peut
surprendre de prime abord car ces exoplanètes, bien que de tailles
comparables à la Terre, ne sont pas vraiment dans la zone d'habitabilité
de leur étoile. De plus, elles sont supposées être en rotation
synchrone, ce qui veut dire qu'une moitié de chacune d'entre elles
connaît un jour perpétuel, tandis que l'autre reste plongée pour
toujours dans l'obscurité. Cela interroge, bien que l'existence de zones tempérées habitables soit malgré tout possible.
En
utilisant des télescopes des observatoires de l’ESO au Chili, des
astronomes ont découvert en 2016 trois planètes en orbite autour d’une
étoile naine très froide à seulement 40 années-lumière de la Terre. Une
présentation de cette découverte avait été faite dans cette vidéo qui
complète celle annoncée dans la vidéo de 2017 ci-dessous. © ESO
L'étude de leur atmosphère à la portée des instruments
Toutefois,
la découverte de ces trois planètes montrait que l'on pouvait
s'attendre à un grand nombre d'étoiles ultrafroides avec un cortège
d'exoplanètes rocheuses à proximité du Soleil. Comme ces étoiles sont
très peu lumineuses et que ces exoplanètes dans la zone d'habitabilité y
bouclent des orbites avec des périodes orbitales courtes - ce qui
implique de nombreux transits planétaires observables -, elles mettent à
la portée des exobiologistes et des instruments en cours de
développement, l'analyse de la composition des atmosphères qu'elles
pourraient posséder et peut-être même la détection de biosignatures.
Typiquement, la présence combinée d'importantes quantités d'oxygène, d'ozone, de vapeur d'eau et de méthane serait un indice convaincant d'une activité chimique qui ne pourrait être abiotique. Une seule de ces signatures ne prouverait rien toutefois car elle pourrait être due à la chimie de la planète, et non à des organismes vivants.
Or, justement, une équipe internationale impliquant des chercheurs du CNRS, du CEA et de l'UPMC au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, au Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/UPMC/École polytechnique/ENS) et au laboratoire Astrophysique,
instrumentation et modélisation (CNRS/CEA/université Paris Diderot)
vient de relancer les spéculations à ce sujet avec un article qui vient
de paraître dans Nature.
Une
présentation des dernières découvertes autour de Trappist-1. Pour
obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le
rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient
alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle,
puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ».
Choisissez « Français ». © NASA Jet Propulsion Laboratory
Sept planètes probablement rocheuses comparables à la Terre
Trappist-1
ne possède pas trois, mais en réalité sept planètes de tailles
comparables à la Terre. Parmi les nouvelles venues, trois sont cette
fois-ci dans la zone d'habitabilité. Mais comme se pose également le
problème de l'influence de la composition d'une atmosphère
pour déterminer si des planètes sont vraiment accueillantes pour la vie
avec de l'eau liquide quand elles se trouvent dans cette zone, les
chercheurs ont conduit des simulations avec plusieurs hypothèses
possibles concernant des atmosphères.
Il
apparaît que Trappist-1 e, Trappist-1 f et Trappist-1 g pourraient
effectivement être habitables pour une large gamme de compositions
atmosphériques (elles pourraient être des planètes océans
car les premières estimations des masses laissent penser qu'elles sont
moins denses que la Terre). Même les trois premières exoplanètes
découvertes pourraient posséder des régions habitables en dépit de leur
rotation synchrone. La mise en orbite l'année prochaine du télescope
spatial James Webb est particulièrement excitante, car il devrait être
capable de mettre en évidence ces atmosphères, si elles existent, et
surtout d'en déterminer, au moins partiellement, la composition.
Selon les chercheurs, les exoplanètes de Trappist-1 constituent donc les cibles les plus prometteuses à ce jour avec Proxima b pour rechercher des traces de vie au-delà du Système solaire. En attendant, le télescope spatial Hubble
nous a déjà fourni quelques indications sur la composition des
atmosphères de Trappist-1 b et Trappist-1 c. Il faudrait malheureusement
200 ans à une sonde interstellaire avec voile photonique comme celle du
projet Breakthrough Starshot pour atteindre ces mondes.
Futura-Sciences
reviendra prochainement sur la signification de la découverte des
exoplanètes autour de Trappist-1 dans une interview de l'astrophysicien
Franck Selsis, chargé de recherche au CNRS du Laboratoire Astrophysique
de Bordeaux et dont les travaux portent sur les exoplanètes, en
particulier leurs atmosphères et leur habitabilité.
Les trois exoplanètes de Trappist-1 sont-elles habitables ?
Article de Laurent Sacco, publié le 03/05/2016
Trois
exoplanètes de tailles comparables à celles de Vénus et de la Terre ont
été découvertes à seulement 40 années-lumière de la Terre. Elles
pourraient être habitables... partiellement. Malgré cette incertitude,
elles valent la peine que l'on s'y intéresse car elles orbitent autour
d'une étoile très peu lumineuse, ce qui devrait permettre d'y chercher
des biosignatures dans une décennie tout au plus. C'est pour le moment
notre meilleure chance de découvrir de la vie ailleurs.
Yuri Milner et Stephen Hawking
ont fait sensation récemment en annonçant le lancement d'un programme
de recherche pour la création de la première sonde interstellaire qui
pourrait fournir des images rapprochées d'une exoterre
autour d'une des étoiles du système d'Alpha du Centaure avant 2060.
Mais le coût d'une telle mission pourrait être de l'ordre de plusieurs
centaines de milliards de dollars au minimum. L'évolution de l'économie
mondiale ne semble laisser aucune chance à la réalisation de ce projet.
On
aimerait que ce genre de sonde donne une preuve de l'existence d'une
vie extraterrestre dans la banlieue proche du Soleil en y découvrant des
biosignatures (par exemple en découvrant la présence combinée
d'importantes quantités d'oxygène, d'ozone, de vapeur d'eau et de
méthane). Ce genre de signal est difficile à obtenir mais il y a quelque
espoir d'y parvenir avec plusieurs télescopes géants actuellement en
cours de construction, comme l'E-ELT de l'ESO et le télescope spatial James Webb qui devrait être lancé en octobre 2018.
Des étoiles dont la lumière éclipse moins les exoplanètes
Tout comme l'obtention d'une image directe
d'un exoplanète, la détection de biosignatures est rendue difficile par
le fait que la lumière de l'étoile hôte domine très largement celle
d'une exoplanète, à moins qu'elle soit une géante gazeuse froide loin de son soleil. Mais dans ce cas, l'environnement y est tel que l'espoir serait faible pour des exobiologistes.
Les
étoiles ultrafroides, en revanche, semblent prometteuses. Ce sont des
naines rouges très peu massives, et de ce fait très peu lumineuses. De
plus, elles sont nombreuses. Elles représentent environ 18 % des étoiles
proches du Soleil, soit un nombre probable de plusieurs centaines. Leur
luminosité
étant très faible, de l'eau liquide ne peut exister que sur des
exoplanètes très proches d'elles. De sorte que leurs périodes orbitales
devraient être courtes, ce qui permet de les détecter facilement par la
méthode des transits planétaires.
Enfin, comme ces étoiles sont bien moins lumineuses que le Soleil, il
est en théorie plus facile d'analyser la composition des atmosphères des
exoterres lors d'un transit.
Trappist 1, la naine rouge ultrafroide
Mais
existe-t-il des exoplanètes autour de ces naines ultrafroides ? Celles
qui sont habitables sont-elles rares ? Une équipe internationale menée
par des astronomes belges commence à donner des réponses
enthousiasmantes, comme le montre un article publié dans le journal Nature.
L'observation
n'a pas été réalisée avec un télescope géant ou spatial, mais avec un
très modeste instrument de seulement 60 cm de diamètre. Il a au-dessus
de lui, il est vrai, un très beau ciel : celui de l'observatoire de
l'ESO de La Silla, au Chili. Baptisé Trappist (pour TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope), ce télescope est géré par l'université de Liège, en Belgique.
Michaël
Gillon, de l'institut d'Astrophysique et Géophysique de cette
université, et ses collègues, l'ont utilisé pour observer attentivement
l'étoile 2MASS J23062928-0502285 située à environ 40 années-lumière du
Soleil dans la constellation du Verseau. Elle est minuscule, sa taille
la situant à la limite entre les étoiles et les naines brunes, des astres trop petits pour allumer des réactions de fusion thermonucléaires, sauf, très temporairement et pour les plus lourdes, avec le deutérium.
Une détection de biosignatures avant 2030 ?
En unités basées sur les caractéristiques du Soleil, la naine rouge, rebaptisée Trappist-1 et trop peu brillante pour être observée avec un télescope d'amateur, a la carte d'identité suivante :
- Masse : 0,08 M☉
- Rayon : 0,12 R☉
- Température : 2.550 K
- Luminosité : 0,0005 L☉
Modeste,
Trappist-1 est cependant exceptionnelle. Trois exoplanètes, en effet,
ont été découvertes autour d'elle, avec des tailles et des températures
semblables à celles de Vénus et de la Terre. Trappist-1 b
et Trappist-1 c ont, respectivement, une période orbitale d'environ 1,5
et 2,4 jours. La troisième planète, Trappist-1 d, est moins bien
précisée. Sa période orbitale se situerait entre 4,5 et 73 jours. Les
deux premières sont probablement inhospitalières car vraiment trop
chaudes. Elles reçoivent, respectivement, quatre fois et deux fois la
quantité de lumière reçue par la Terre. Elles ne se trouvent donc pas
dans la zone d'habitabilité mais n'en sont pas si loin, de sorte qu'il
n'est pas totalement exclu que certaines régions soient vivables. Si
près de leur étoile, en effet, leur rotation doit être verrouillée par
les forces de marée, s'effectuant en même temps que leur révolution. Si
c'est bien le cas, alors, comme la Lune pour la Terre, elles présentent
toujours la même face à leur soleil. Une moitié de la planète vit un
jour perpétuel tandis que l'autre reste éternellement dans l'obscurité.
Le
cas de Trappist-1 d reste en suspens mais il n'est pas déraisonnable de
déduire de cette observation que des exoplanètes potentiellement
habitables existent autour d'étoiles naines très froides. Elles ne
devraient pas être rares pour que l'une d'elles soit découverte aussi
près du Soleil. De fait, ce système planétaire se présente comme celui
où il est le plus facile à ce jour de trouver des biosignatures et ce
d'ici probablement une dizaine d'années avec la nouvelle génération de
télescopes qui s'apprêtent à voir leurs premières lumières.
De
toute façon, la chasse aux naines ultrafroides avec cortège
d'exoplanètes ne fait que commencer car Trappist est le prototype de Speculoos,
quatre télescopes robotisés qui chercheront des planètes habitables
autour de 500 de ces étoiles au cours des cinq prochaines années.
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Bienvenue dans le système planétaire de Trappist-1 Nous
voici près de Trappist-1 h, la plus éloignée des sept planètes de
tailles terrestres qui gravitent autour de Trappist-1. Son petit soleil
rougeoyant est à moins de 10 millions de kilomètres, soit un sixième de
la distance entre Mercure et le Soleil. Depuis ce monde qui, selon la
composition de son atmosphère peut être couvert d’eau liquide ou de
glace, on peut voir ses six sœurs transiter devant leur étoile.
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