Cette illustration montre le vaisseau spatial Cassini de la NASA volant à travers des panaches sur Encelade en octobre 2015. Crédit: NASA / JPL-Caltech
Il y a plusieurs années, la planétologue Lynnae Quick a commencé à se demander si l’une des plus de 4 000 exoplanètes connues, ou des planètes situées au-delà de notre système solaire, pourrait ressembler à certaines des lunes aqueuses autour de Jupiter et Saturne., Bien que certaines de ces lunes n’aient pas d’atmosphères et soient recouvertes de glace, elles figurent toujours parmi les principales cibles de la recherche de la vie au-delà de la Terre par la NASA. La lune de Saturne Encelade et la lune de Jupiter Europe, que les scientifiques classent comme des « mondes océaniques », sont de bons exemples.
« des panaches d’eau éclatent D’Europe et D’Encelade, nous pouvons donc dire que ces corps ont des océans souterrains sous leurs coquilles de glace, et ils ont de l’énergie qui entraîne les panaches, qui sont deux exigences pour la vie telle que nous la connaissons”, explique Quick, un planétologue de la NASA spécialisé dans le volcanisme et les mondes océaniques., « Donc, si nous pensons que ces endroits sont peut-être habitables, peut-être que des versions plus grandes d’entre eux dans d’autres systèmes planétaires le sont aussi. »
Quick, du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a décidé d’explorer si — hypothétiquement — il y a des planètes similaires à Europa et Encelade dans la galaxie de la Voie Lactée. Et, pourraient-ils, aussi, être assez géologiquement actifs pour tirer des panaches à travers leurs surfaces qui pourraient un jour être détectés par des télescopes.,
grâce à une analyse mathématique de plusieurs dizaines d’exoplanètes, y compris des planètes du système TRAPPIST-1 voisin, Quick et ses collègues ont appris quelque chose d’important: plus d’un quart des exoplanètes qu’ils ont étudiées pourraient être des mondes océaniques, avec une majorité pouvant abriter des océans sous des couches de glace de surface, similaires à De plus, beaucoup de ces planètes pourraient libérer plus d’énergie Qu’Europa et Encelade.,
Vénus a peut-être eu autrefois des océans d’eau liquide et des volcans actifs, un cadre hospitalier pour la vie. Mais au fil du temps, la planète est devenue si chaude que les océans ont bouilli. Peu à peu, les gaz volcaniques ont créé une atmosphère super épaisse sur Vénus, avec des nuages d’acide sulfurique., Crédit: Michael Lentz& Mike Mirandi/NASA Goddard Space Flight Center
Les scientifiques pourraient un jour tester les prédictions de Quick en mesurant la chaleur émise par une exoplanète ou en détectant des éruptions volcaniques ou cryovolcaniques (liquide ou vapeur au lieu de roche fondue) dans les longueurs d’onde de la lumière émise par les molécules dans l’atmosphère d’une planète. Pour l’instant, les scientifiques ne peuvent pas voir beaucoup d’exoplanètes dans les détails. Hélas, ils sont trop loin et trop noyés par la lumière de leurs étoiles., Mais en considérant les seules informations disponibles-Tailles d’exoplanètes, masses et distances de leurs étoiles — des scientifiques comme Quick et ses collègues peuvent exploiter les modèles mathématiques et notre compréhension du système solaire pour essayer d’imaginer les conditions qui pourraient façonner les exoplanètes en mondes habitables ou non.,
bien que les hypothèses qui entrent dans ces modèles mathématiques soient des suppositions éclairées, elles peuvent aider les scientifiques à réduire la liste des exoplanètes prometteuses pour rechercher des conditions favorables à la vie afin que le prochain télescope spatial James Webb de la NASA ou d’autres missions spatiales puissent suivre.
« Les futures missions de recherche de signes de vie au-delà du système solaire se concentrent sur des planètes comme la nôtre qui ont une biosphère mondiale si abondante qu’elle change la chimie de toute l’atmosphère”, explique Aki Roberge, astrophysicien Goddard de la NASA qui a collaboré avec Quick sur cette analyse., « Mais dans le système solaire, les lunes glacées avec des océans, qui sont loin de la chaleur du Soleil, ont encore montré qu’elles ont les caractéristiques que nous pensons nécessaires à la vie. »
Ce graphique animé montre les niveaux d’activité géologique prédite parmi les exoplanètes, avec et sans océans, par rapport à l’activité géologique connue parmi les corps du système solaire, avec et sans océans., Crédit: Lynnae Quick& James Tralie/Goddard Space Flight Center de la NASA
pour rechercher des mondes océaniques possibles, L’équipe de Quick a sélectionné 53 exoplanètes de tailles les plus similaires à la terre, bien qu’elles puissent avoir jusqu’à huit fois plus de masse. Les scientifiques supposent que les planètes de cette taille sont plus solides que gazeuses et, par conséquent, plus susceptibles de supporter de l’eau liquide sur ou sous leurs surfaces., Au moins 30 autres planètes qui correspondent à ces paramètres ont été découvertes depuis que Quick et ses collègues ont commencé leur étude en 2017, mais elles n’ont pas été incluses dans l’analyse, publiée le 18 juin 2020 dans la revue Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
avec leurs planètes de la taille de la Terre identifiées, Quick et son équipe ont cherché à déterminer la quantité d’énergie que chacune pouvait générer et libérer sous forme de chaleur. L’équipe a considéré deux sources primaires de chaleur., La première, la chaleur radiogénique, est générée sur des milliards d’années par la lente désintégration des matières radioactives dans le manteau et la croûte d’une planète. Ce taux de désintégration dépend de l’âge d’une planète et de la masse de son manteau. D’autres scientifiques avaient déjà déterminé ces relations pour des planètes de la taille de la Terre. Ainsi, Quick et son équipe ont appliqué le taux de décroissance à leur liste de 53 planètes, en supposant que chacune a le même âge que son étoile et que son manteau occupe la même proportion du volume de la planète que le manteau de la Terre.,
ensuite, les chercheurs ont calculé la chaleur produite par autre chose: la force de marée, qui est l’énergie générée par le tiraillement gravitationnel lorsqu’un objet orbite autour d’un autre. Les planètes sur des orbites allongées ou elliptiques décalent la distance entre elles et leurs étoiles lorsqu’elles les entourent. Cela conduit à des changements dans la force gravitationnelle entre les deux objets et provoque l’étirement de la planète, générant ainsi de la chaleur. Finalement, la chaleur est perdue dans l’espace à travers la surface.
Une voie de sortie pour la chaleur est par des volcans ou des cryovolcans., Une autre voie est la tectonique, qui est un processus géologique responsable du mouvement de la couche rocheuse ou glacée la plus externe d’une planète ou d’une lune. Quelle que soit la manière dont la chaleur est évacuée, il est important de savoir quelle quantité de chaleur une planète expulse car elle pourrait rendre ou casser l’habitabilité.
« Forecasting Rates of Volcanic Activity on Terrestrial Exoplanets and Implications for Cryovolcanic Activity on Extrasolar Ocean Worlds” par Lynnae C. Quick, Aki Roberge, Amy Barr Mlinar et Matthew M. Hedman, 18 juin 2020, Publications de la Société astronomique du Pacifique.
DOI: 10.,1088/1538-3873/ab9504
« Un radiogenic de chauffage un modèle d’évolution pour cosmochemically comme la Terre exoplanètes” par Elizabeth A. Frank, Bradley S. Meyer et Stephen J. Mojzsis, Icare.
DOI: 10.1016/j.icare.2014.08.031