Située à 40 années-lumière de la Terre, la planète Trappist-1e intéresse de plus près le monde scientifique grâce à une série d’observations inédites menées par le James Webb Space Telescope (JWST).
Les résultats publiés relancent l'intérêt pour ces planètes rocheuses gravitant autour d'une petite étoile moins chaude que notre Soleil : une atmosphère serait présente, ouvrant la voie à la question de la présence d’eau liquide – et peut-être de vie – au-delà du système solaire.
Plusieurs planètes du système Trappist-1 ont déjà fait l'objet d'études et d'observation du fait de leurs caractéristiques pouvant rappeler des modèles planétaires connus comme Vénus, Mars...ou la Terre.
Le JWST en quête des secrets de TRAPPIST-1e
Le télescope JWST a ciblé ce monde situé dans la zone habitable de son étoile, une région baptisée « Goldilocks zone » où la température permet théoriquement l’existence d’eau à l’état liquide.
Rendu artistique de Trappist-1e (credit : NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI))
Cette planète rocheuse, semblable à la Terre en masse et en taille, circule autour de l’étoile naine rouge Trappist-1. Les instruments scientifiques ont cherché à déceler la présence d’une atmosphère, condition indispensable à la persistance d’océans ou à la formation de zones glacées susceptibles d’abriter la vie.
« Trappist-1e a longtemps été considérée comme la meilleure candidate pour rechercher une atmosphère », soulignent les chercheurs à l’origine de ces observations.
Atmosphère détectée : quelles implications pour l’eau liquide ?
La possible découverte d'une atmosphère autour de Trappist-1e ouvre des pistes pour la recherche d’eau liquide sous la forme d'un océan global ou d'une surface partiellement recouverte de glace qui pourraient perdurer si l’enveloppe gazeuse protège efficacement la planète.
Des données du JWST qui plaident pour une atmosphère sur Trappist-1e
(credit : NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI))
Les résultats des premières analyses excluent la présence d’une atmosphère primitive dominée par l’hydrogène, souvent associée aux jeunes planètes et rapidement dissipée dans le cas des étoiles actives telles que TRAPPIST-1. « Nos premières observations ne permettent pas encore d’éliminer la possibilité d’une planète rocheuse dépourvue d’atmosphère », reconnaissent cependant les scientifiques, illustrant la complexité de l’enquête menée.
Le spectre de TRAPPIST-1e révèle plusieurs scénarios compatibles avec une atmosphère secondaire riche en CO2 mais aussi composée de gaz lourds comme l’azote. La recherche se poursuit : chaque passage de la planète devant son étoile affine la compréhension de sa composition chimique et de la quantité potentielle de dioxyde de carbone.
Des mesures inédites grâce aux instruments JWST
Les observations du JWST s'appuient sur le spectrographe NIRSpec pour analyser la lumière émise par l’étoile lorsqu’elle traverse l’atmosphère de la planète (s’il y en a une).
L’intervention de scientifiques internationaux a permis de corriger les données faussées par les tâches stellaires, une difficulté majeure associée aux étoiles naines rouges. Ainsi, les chercheurs ont passé plus d’un an à trier les signaux pour isoler la signature atmosphérique : « Les instruments infrarouges de JWST donnent accès à un niveau de détail inédit », explique l’équipe impliquée.
Ces instruments captant en infrarouge ont été à l'origine de nombreuses observations inédites allant des galaxies aux exoplanètes en passant par certaines planètes du système solaire, dévoilant de nouveaux détails non perçus en lumière visible.
Les prochaines étapes de la quête scientifique
Dans les années à venir, les équipes effectueront près de 20 nouvelles observations du transit de TRAPPIST-1e afin de préciser la composition et les propriétés de l’atmosphère.
Un des enjeux majeurs : vérifier l’existence d’une atmosphère secondaire capable de stabiliser la température et de permettre une éventuelle eau liquide. Les scientifiques excluent déjà une atmosphère similaire à celle de Vénus ou de Mars, dominée par le carbone, et privilégient des scénarios où un équilibre subtil pourrait permettre la présence d’une mer ou d’étendues glacées où la vie serait envisageable même dans des conditions extrêmes.
Toutefois, les scientifiques souligne combien le système Trappist-1 est différent de notre système solaire. L'étoile de type naine rouge et les planètes rocheuses gravitant autour constituent un ensemble qui ne peut rentrer complètement dans les modèles théoriques établis à partir des connaissances recueillies sur les planètes à notre portée.
Les planètes autour de Trappist-1 montreraient ainsi toujours la même face à leur étoile, avec une moitié constamment baignée de sa lumière et l'autre en permanence dans l'obscurité, des conditions bien différentes des planètes de notre propre système solaire.
La découverte d'une atmosphère sur l'une des planètes de Trappist-1e est encourageante mais sa nature doit être confirmée. Pour ce qui est de la présence de vie extraterrestre, le chemin est encore long avant de pouvoir en étudier l'hypothèse.
L'étude de Trappist-1e permet tout de même de tester des méthodes innovantes de détection grâce aux outils de James Webb. Elles pourront être améliorées et exploitées sur d'autres terrains d'observation pour obtenir toujours plus d'informations sur des systèmes lointains.