Une planète rocheuse en zone habitable aurait une atmosphère : un verrou vient de sauter
À près de 49 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Baleine, la super-Terre LHS 1140 b intrigue les astronomes depuis sa découverte en 2017. Cette planète rocheuse, environ 5,6 fois plus massive que notre Planète, orbite en seulement 24,7 jours autour d’une petite naine rouge. Malgré sa proximité avec son étoile, elle ne reçoit que 42 % du rayonnement que la Terre reçoit du Soleil. Une quantité d’énergie qui reste compatible avec la présence d’eau liquide, à condition que la planète possède une atmosphère suffisamment épaisse pour retenir la chaleur.
Cependant, une planète peut se trouver dans la zone habitable de son étoile sans être habitable. Sans atmosphère, il est impossible de maintenir durablement de l’eau liquide en surface, de protéger la planète des rayonnements de son étoile, ou de réguler son climat. Déterminer si ces mondes rocheux ont conservé une enveloppe gazeuse est donc une étape indispensable avant d’espérer y rechercher de la vapeur d’eau ou d’éventuelles biosignatures.
Jusqu’à présent, cette quête s’est révélée frustrante. Les atmosphères des géantes gazeuses sont relativement faciles à détecter, tandis que celles des petites planètes rocheuses produisent des signaux extrêmement faibles. Les observations réalisées ces dernières années, notamment avec le télescope spatial James-Webb, ont souvent abouti à des planètes apparemment dépourvues d’atmosphère, laissant planer le doute sur leur capacité à conserver durablement leurs gaz.
Pour contourner cette difficulté, une équipe de chercheurs a choisi de changer d’approche. Ils publient leur étude dans la revue Science. Au lieu de rechercher directement de la vapeur d’eau ou du dioxyde de carbone, ils se sont intéressés à l’hélium présent en altitude. Ce gaz, extrêmement léger, a tendance à migrer vers les couches supérieures de l’atmosphère. Lorsqu’une partie de la lumière traverse l’atmosphère de LHS 1140 b, les chercheurs ont analysé cette lumière à la recherche d’une signature d’hélium s’échappant de la planète.
Des observations réalisées en 2024 montrent clairement cette fuite d’hélium, apportant la preuve la plus convaincante de la présence d’une atmosphère autour d’une planète rocheuse située dans la zone habitable. Cependant, lorsque les astronomes ont répété leurs observations en 2025, le signal avait disparu, suggérant que cette fuite atmosphérique varierait avec l’activité de la naine rouge.
Cette découverte pourrait marquer un tournant dans l’étude des planètes rocheuses. En combinant leurs observations à des modèles d’évolution atmosphérique, les chercheurs proposent que la planète possède une atmosphère stratifiée : une haute atmosphère dominée par l’hélium, tandis que des molécules plus lourdes, comme la vapeur d’eau, resteraient confinées dans les couches inférieures. Bien qu’aucune eau n’ait encore été détectée, l’existence d’une atmosphère rend cette recherche beaucoup plus crédible.
Les astronomes ont également étudié une seconde planète du système, LHS 1140 c, qui ne montre aucun signe d’atmosphère. Cette différence pourrait illustrer l’existence d’une frontière théorique séparant les planètes capables de conserver leur enveloppe gazeuse pendant des milliards d’années de celles qui la perdent progressivement sous l’effet du rayonnement stellaire.
Cette étude démontre qu’il est possible de détecter l’atmosphère de mondes rocheux autrement qu’en recherchant directement leurs principaux constituants. Cette stratégie pourrait être appliquée à d’autres exoplanètes de la zone habitable observées par le télescope spatial James-Webb, puis par les futurs grands observatoires comme le télescope spatial Nancy Grace Roman ou l’Extremely Large Telescope.
Source : Science
