La contribution du campus de Bordeaux

Pou paraphraser les classiques : « Dans l’espace, personne ne vous entendra crier (1) »… de joie. Pourtant, la toute récente découverte d’une exoplanète océanique « habitable » dans la constellation de la Baleine a suscité l’émoi dans le monde scientifique. La publication des premiers éléments la concernant, recueillis grâce au télescope spatial James Webb, doit en partie à l’expertise du campus bordelais. Parmi les signatures au bas de l’article de « The Astrophysical Journal Letters », on retrouve celle de Martin Turbet, chercheur rattaché au laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB).

Sur la mê…

Pou paraphraser les classiques : « Dans l’espace, personne ne vous entendra crier (1) »… de joie. Pourtant, la toute récente découverte d’une exoplanète océanique « habitable » dans la constellation de la Baleine a suscité l’émoi dans le monde scientifique. La publication des premiers éléments la concernant, recueillis grâce au télescope spatial James Webb, doit en partie à l’expertise du campus bordelais. Parmi les signatures au bas de l’article de « The Astrophysical Journal Letters », on retrouve celle de Martin Turbet, chercheur rattaché au laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB).

« Ma spécialité se situe à l’interface des sciences du climat et de l’astrophysique », explique le scientifique du CNRS, qui travaille également au Laboratoire de météorologie dynamique. Cette double approche fait de lui un spécialiste de l’étude de l’atmosphère des exoplanètes, situées hors du système solaire. Ce qui l’a conduit à s’intéresser à LHS1140b, à 48 années-lumière – soit la distance parcourue par la lumière en 48 ans, à une vitesse de 300 000 kilomètres par seconde. Pas à côté.

Comment observe-t-on « le temps » aussi loin ? Le LAB fonctionne par spectrographie de transit : le télescope James Webb ne « voit » pas la planète elle-même, seulement que la lumière de son étoile diminue lorsqu’elle passe devant elle. Son atmosphère, selon les molécules qu’elle contient, bloque alors telle ou telle longueur d’onde de la lumière émise par l’étoile. « Tout notre travail consiste à récupérer ces observations, les analyser, les traiter et les faire parler en comparant les résultats à des simulations climatiques que nous effectuons », explique Martin Turbet.

Un premier

Il explique pourquoi le cas de LHS1140b est une première : « À ce jour, nous avons identifié 6 000 exoplanètes. Notre premier objectif est de faire des mesures pour déterminer de quoi elles sont constituées. Le sous-objectif est de trouver celles qui ont le plus de chances de ressembler aux planètes du système solaire que sont Vénus, la Terre et Mars, par la masse, la taille et la quantité de lumière reçue. Parmi les 6 000 découvertes, si on retient ces critères, on tombe à 50. Si on garde celles qui sont à la bonne distance pour être observées, on tombe à huit. »

Sept d’entre eux se situent dans le système Trappist-1. « Les deux premiers observés semblent avoir perdu leur atmosphère, ce qui a été un peu un choc, reconnaît le chercheur. Le huitième est LHS1140b. La différence avec lui est qu’il a cinq fois la masse de la Terre pour un rayon 1,7 fois celui de cette dernière. Cela implique que la gravité y est plus forte. Il a donc plus de chances de conserver son atmosphère. »

Mais les mesures montrent que sa densité était trop faible pour qu’elle soit uniquement constituée de roches comme Mars, la Terre ou Vénus. Restait alors deux hypothèses : soit une atmosphère d’hydrogène comme les « géantes de glace » gazeuses Neptune et Uranus. Soit qu’elle contienne de grandes quantités d’eau comme les lunes de glace de Jupiter, Ganymède et Europe.

Et la vie ?

En décembre, deux programmes d’observation différents, avec l’instrument Niriss au Canada et Nirspec aux Etats-Unis, se sont penchés sur son cas et ont montré que la planète avait perdu son enveloppe d’hydrogène et d’hélium. « La deuxième hypothèse demeure donc : elle serait composée de grandes quantités d’eau. Etant dans la « zone tempérée » de son étoile, cette eau serait soit sous forme liquide à sa surface, soit sous la surface glacée si son effet de serre est trop faible. On peut même imaginer de la glace à la surface, des océans en dessous, et encore en dessous, de la glace sous haute pression. »

Pour le savoir, « il nous faut plus d’heures d’observation. On en avait trois, il en faudrait le double, voire le triple », prédit Martin Turbet. C’est toute la contrainte du système d’observation James Webb : les chercheurs qui souhaitent vérifier leurs hypothèses à partir de ses observations doivent s’inscrire et attendre leur tour.

Le CNRS estime déjà que LHS1140b est « l’exoplanète tempérée la plus prometteuse en zone habitable dans notre recherche d’eau liquide au-delà du système solaire ». Évidemment, la première question que se pose le grand public est celle de la vie dans cette eau. Tiré par les cheveux ? « Non, bien sûr que nous nous la posons aussi. Nous pouvons spéculer. Mais il est trop tôt pour faire plus. Il faudra une génération supplémentaire d’instruments pour connaître sa composition. Et ce ne sera pas avant vingt ou trente ans. » Un clin d’œil à l’échelle de l’espace-temps considérée.

(1) « Alien, le 8^et « Passager », Ridley Scott (1979).