Une nouvelle catégorie d’exoplanètes pourrait héberger la vie

La Terre est la seule planète connue pour héberger la vie, c'est pourquoi la recherche d'êtres extraterrestres s'est largement concentrée sur des mondes qui semblent similaires au nôtre. Mais des scientifiques viennent d’identifier de grands mondes océaniques dotés d'une atmosphère riche en hydrogène, qu’ils décrivent comme une nouvelle classe d’exoplanètes dites « hycéennes » (mot-valise composé d'hydrogène et d'océan).

L’équipe dirigée par Nikku Madhusudhan, astrophysicien à l'université de Cambridge, pense que ces planètes relativement négligées « peuvent être des candidats optimaux dans la recherche d'habitabilité exoplanétaire et peuvent être abondantes dans la population des exoplanètes », selon une étude publiée mercredi 24 août dans The Astrophysical Journal. 

Les planètes hycéennes sont beaucoup plus faciles à observer et à caractériser que les mondes rocheux de type terrestre. Dans les prochaines années, elles pourraient donc être scannées à la recherche de signes de vie par les observatoires de nouvelle génération, comme le télescope spatial James Webb. 

« Chaque fois que vous entendez parler de planètes habitables, vous imaginez grosso modo une Terre 2.0, dit Madhusudhan. Vous imaginez une planète semblable à la nôtre en termes d’atmosphère et de surface, et vous la placez autour de l'étoile à la bonne température pour avoir de l'eau liquide. Jusqu’à présent, c’était notre idée maîtresse de l'habitabilité. »

Les planètes hycéennes sont jusqu'à dix fois plus massives que la Terre, ce qui les rapproche d’autres exoplanètes comme les « super-Terre » pour la taille et les « mini-Neptune » pour le gaz. Bien que notre propre système solaire soit dépourvu de planètes de cette taille, elles sont extrêmement communes dans d'autres systèmes stellaires, ce qui a donné lieu à des spéculations prudentes sur leur capacité à héberger la vie. Ces mondes pourraient posséder de vastes océans d'eau liquide, ce qui est un atout pour l'habitabilité, mais la température de leur atmosphère peut atteindre 200 °C, ce qui suggère qu’ils sont trop chauds pour être habitables.

Madhusudhan a commencé à réfléchir aux chances de vie extraterrestre dans ces environnements extrêmes après avoir étudié K2-18b, une exoplanète située à environ 124 années-lumière de la Terre et en orbite dans la zone habitable de son étoile, ce qui signifie que de l'eau liquide pourrait exister à sa surface. 

En 2019, des scientifiques ont détecté de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de K2-18b, ce qui en fait la première exoplanète de la zone habitable avec des signes confirmés de l'ingrédient le plus essentiel à la vie telle que nous la connaissons. Mais K2-18b est environ huit fois plus massive que la Terre, un poids qui pourrait exercer trop de pression sur son environnement pour que des formes de vie émergent. 

Madhusudhan et ses collègues ont exploré les propriétés de K2-18b dans une étude récente et ont été surpris de trouver « une gamme de solutions permettant des conditions habitables » à sa surface, ce qui en fait une « potentielle planète hycéenne » dans la nouvelle étude.

Sur la base de ces résultats, la nouvelle étude étend sa portée pour inclure de nombreuses autres planètes hycéennes potentielles qui pourraient être propices à la vie, notamment TOI-732 c, LTT 1445 A b et K2-3 c. L'équipe a également établi que la zone habitable des planètes hycéennes pourrait être exponentiellement plus grande que celle des planètes semblables à la Terre, en raison de la vaste gamme d'environnements différents que ces planètes pourraient offrir. Par exemple, les « hycéennes sombres » ont une face qui tourne le dos en permanence à l’étoile et abriteraient des organismes seulement dans cette moitié nocturne. À l'autre extrême, les « hycéennes froides » sont peu chauffées par leur étoile. Selon l'étude, la chaleur générée par l'atmosphère riche en hydrogène de ces planètes lointaines pourrait potentiellement favoriser une certaine forme de vie sans soleil.

 « Si l'on considère les extrêmes de pression et de température auxquels la vie peut survivre dans les océans de la Terre, ces conditions devraient être celles de ces planètes. Des températures de 122 °C et des pressions de 1 000 bars sont les limites auxquelles la vie peut survivre sur Terre », explique Madusudhan. 

Il est difficile de deviner à quoi pourraient ressembler des extraterrestres sur des planètes hycéennes. Mais nous n'aurons peut-être pas à attendre trop longtemps pour savoir si ces mondes sont habitables, car leur taille énorme et leur atmosphère épaisse en font des cibles faciles pour les télescopes conçus pour repérer les signes de vie, ou biosignatures.

« Jusqu'à présent, nous avons proposé une théorie et créé une catégorie, ce qui est en soi un pas vers la compréhension de ces mondes. Maintenant, nous devons les étudier, dit Madhusudhan. Même si nous découvrons qu'il n'y a pas de vie, ils restent des découvertes rares et intéressantes dont nous pourrons extraire beaucoup d'informations utiles. »

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