Des exoplanètes mystérieuses pourraient avoir des nuages de roche vaporisée et des océans de magma
Des nuages formés à partir de roche vaporisée pourraient offrir une isolation thermique ultime sur l’un des types d’exoplanètes les plus courants découverts à ce jour : les sub-Neptunes. Ces conditions pourraient élever les températures à un niveau tel que les surfaces solides de ces mondes fondent pour former des océans de magma.
Luis Welbanks, astronome à l’Université d’État de l’Arizona, a déclaré : « Ce travail nous rapproche d’une réponse à la question de ce que sont réellement ces mondes mystérieux. » Les sub-Neptunes, qui sont plus grandes que la Terre mais plus petites que Neptune, demeurent énigmatiques car aucun tel monde n’existe dans notre système solaire. On pense qu’elles contiennent un noyau rocheux entouré d’une atmosphère profonde, mais leur composition et leur structure restent mal comprises.
Le télescope spatial James Webb (JWST) est en train d’explorer l’atmosphère de plusieurs sub-Neptunes pour en apprendre davantage sur leur composition globale. Cependant, les résultats jusqu’à présent ont été peu concluants. Les atmosphères de ces planètes sont profondes et denses, ce qui signifie que des pressions écrasantes peuvent transformer les minéraux en vapeur, formant ainsi des nuages. Parmi ces minéraux figurent l’oxyde d’aluminium, le silicate de magnésium et le sulfure de manganèse.
Une équipe dirigée par Sagnick Mukherjee a utilisé des simulations informatiques détaillées pour examiner l’effet de ces nuages sur la surface et l’atmosphère d’une sub-Neptune. Ils ont montré que lorsque ces nuages minéraux se forment en profondeur, ils agissent comme des couvertures isolantes efficaces, piégeant la chaleur qui s’échappe du noyau de la planète. Mukherjee a noté que cette chaleur peut élever la température à la frontière entre l’atmosphère et l’intérieur de la planète de 1 400 à 2 600 degrés Celsius.
Avec toute cette chaleur retenue près de la surface, la roche commence à fondre. Pour certaines des planètes modélisées, cette chaleur supplémentaire est suffisante pour faire fondre la surface de la planète, créant ainsi un océan de magma. Parmi ces planètes potentielles se trouve GJ 1214b, qui orbite autour d’une étoile naine rouge à 48 années-lumière. Initialement considérée comme un monde aquatique frais, une découverte récente du JWST a révélé des vapeurs métalliques et une brume de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de GJ 1214b, suggérant que sa surface pourrait être complètement fondue.
La présence d’océans de magma pourrait également ouvrir des possibilités pour une chimie atmosphérique plus complexe. Les gaz s’échappant du magma pourraient enrichir l’atmosphère en oxygène et en siliciure, tandis que le magma pourrait absorber de l’ammoniac et de la vapeur d’eau. Cela signifie que les tentatives du JWST pour apprendre sur la composition globale d’une exoplanète sub-Neptune à partir du spectre de son atmosphère pourraient être biaisées par cet échange de gaz.
Si ces résultats sont confirmés, ils pourraient poser un obstacle majeur à l’habitabilité des sub-Neptunes. Même si la frontière entre l’atmosphère et le corps solide de la planète n’est pas suffisamment chaude pour former du magma, cela pourrait rendre la surface trop chaude pour soutenir l’eau liquide ou la vie.
Les résultats de cette recherche ont été publiés le 8 juillet dans Astrophysical Journal Letters.
Source : Arizona State University
