Communiqué de presse

De l’eau sur les planètes du système TRAPPIST-1 ?

31/08/2017

Une équipe internationale d'astronomes a utilisé le télescope spatial Hubble (NASA/ESA) pour estimer la possible existence d'eau sur les sept planètes terrestres en orbite autour de l'étoile naine TRAPPIST-1. Les résultats suggèrent que les planètes extérieures du système pourraient encore contenir d'importantes quantités d'eau. Cela inclut les trois planètes dans la zone habitable de l'étoile, ce qui apporte un poids supplémentaire à la possibilité qu'elles soient effectivement habitables.L’étude, à laquelle ont participé des chercheurs de l’Université de Liège, fait l’objet d’une publication dans The Astronomical Journal(1).

Liège, le 30 août 2017 - Le 22 février 2017, une équipe internationale dirigée par l'astronome Liégeois Michaël Gillon, annonçait la découverte de sept planètes de taille terrestre en orbite autour de la naine TRAPPIST-1, située à 40 années-lumière de la Terre (2). A ce jour, TRAPPIST-1 est le système planétaire avec le plus grand nombre de planètes de type terrestre découvertes jusqu'ici.

Suite à cette découverte, une équipe d'astronomes - dont plusieurs de l'Université de Liège - a utilisé le télescope spatial Hubble (NASA/ESA) pour étudier la quantité de rayonnement ultraviolet reçue par les planètes du système. "Le rayonnement ultraviolet est un facteur important dans l'évolution atmosphérique des planètes", explique l'astronome suisse Vincent Bourrier (Université de Genève) qui a dirigé l'étude. "Comme dans notre atmosphère, où la lumière ultraviolette brise les molécules, la lumière ultraviolette des étoiles peut briser les molécules d'eau en atomes d’hydrogène et d’oxygène dans les atmosphères des exoplanètes".

Alors que le rayonnement ultraviolet à faible énergie brise les molécules d'eau - un processus appelé photodissociation - les rayons ultraviolets plus énergétiques et les rayons X (rayonnement XUV) chauffent la haute atmosphère d'une planète, ce qui permet aux produits de la photodissociation, l'hydrogène et l'oxygène, de s'échapper. Comme il est très léger, l'hydrogène gazeux peut s'échapper plus facilement et être détecté par Hubble autour des exoplanètes, agissant comme un indicateur possible de la vapeur d'eau atmosphérique(3). La quantité observée de rayonnement ultraviolet émis par TRAPPIST-1 suggère en effet que les planètes auraient pu perdre des quantités gigantesques d'eau au cours de leur histoire.

Ceci est particulièrement vrai pour les deux planètes  les plus proches de leur étoile, TRAPPIST-1b et TRAPPIST-1c, qui reçoivent la plus grande quantité d'énergie ultraviolette. "Nos résultats soulignent à quel point les conditions de surface des planètes TRAPPIST-1 ont pu être affectées par des milliards d'années d'évolution atmosphérique due à la proximité de leur étoile hôte", résume Michaël Gillon, co-auteur de l'étude.

Les planètes intérieures auraient ainsi pu perdre l’équivalent de plus de 20 océans terrestres  au cours des huit derniers milliards d'années. Cependant, les planètes extérieures du système - y compris les planètes e, f et g qui se trouvent dans la zone habitable - auraient dû perdre beaucoup moins d'eau, suggérant qu'elles pourraient toujours en retenir une quantité importante à leur surface(4). Les taux de perte d'eau calculés, favorisent également l'idée que les planètes les plus éloignées et les plus massives ont pu conserver leur eau. Cependant, avec les données et les télescopes actuellement disponibles, aucune conclusion finale ne peut être tirée sur la quantité d’eau retenue  par les planètes orbitant TRAPPIST-1.

"Alors que nos résultats suggèrent que les planètes extérieures sont les meilleurs candidats à la recherche d'eau avec le futur télescope spatial James Webb, elles soulignent également la nécessité d'études théoriques et d'observations complémentaires dans toutes les longueurs d'onde pour déterminer la nature des planètes TRAPPIST-1 et leur habitabilité potentielle", conclut Bourrier.

Notes

(1) V. Bourrier et al., Temporal evolution of the high-energy irradiation and water content of TRAPPIST-1 exoplanets, The Astronomical Journal (AJ), août 2017.
(2) Les planètes ont été découvertes grâce aux  télescopes robotiques TRAPPIST-South (Chili) and TRAPPIST-North (Maroc) de l'Université de Liège; le télescope spatial Spitzer de la NASA; l'instrument HAWK-I du Very Large Telescope de l'ESO (Chili); le télescope de 3.8m UKIRT à Hawaii; les télescopes Liverpool et William Herschel à La Palma (Canaries) et le télescope SAAO en Afrique du Sud.
(3) Cette partie de l'atmosphère d’une planète est nommée exosphère. L'exosphère de la Terre est constituée principalement d'hydrogène avec des traces d'hélium, de dioxyde de carbone  et d'oxygène atomique.
(4) Les résultats montrent que chacune de ces planètes pourraient avoir perdu moins de trois océans terrestres.

Illustrations

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©ESO

Plus d’infos

A propos de Michaël Gillon : http://reflexions.ulg.ac.be/MichaelGillonA propos d’Emmanuël Jehin : http://reflexions.ulg.ac.be/EmmanuelJehin
A propos de Valérie Van Grootel : http://reflexions.ulg.ac.be/ValerieVanGrootel

 

Contact(s) :

Institut d’Astrophysique et Géophysique, Unité de Recherche STAR, Université de Liège Michaël Gillon, Chercheur qualifié F.R.S.-FNRS Michael.gillon@ulg.ac.be I +32 473 34 64 02

Service de presse de l’ULiège press@ulg.ac.be I +32 4 366 52 17

Observatoire de l'Université de Genève Vincent Bourrier, Postdoc vincent.bourrier@unige.ch | +41 22 379 24 49

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