Depuis que les premières exoplanètes - des planètes situées en dehors de notre système solaire - ont été découvertes en 1992, les astronomes en ont catalogué plus de 3 700 parmi les étoiles de la galaxie. Au cours de la dernière décennie, nous avons en fait commencé à «voir» certaines exoplanètes au moyen de diverses technologies d’imagerie, révélant des nuages et des nuages colorés. Le problème, c’est que notre expérience avec des atmosphères extra-terrestres est pitoyablement petite et nous ne savons pas ce que ces nuées représentent. C'est pourquoi, dans une nouvelle étude, les chercheurs ont reconstitué les atmosphères des mondes extraterrestres en laboratoire, leur donnant ainsi un modèle pour comprendre ces mondes flous, rapporte Marty Halton à la BBC.
Selon un communiqué de presse, nos télescopes actuels sont en mesure d’obtenir un aperçu assez décent de certaines planètes pour que nous puissions utiliser la spectrométrie pour déterminer quels sont les principaux éléments de leur atmosphère. Mais lorsqu'il s'agit d'atmosphères brumeuses, nos instruments échouent. C'est pourquoi les chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont décidé d'essayer de simuler ces atmosphères pour mieux les comprendre.
L'équipe a d'abord créé des modèles informatiques de différentes atmosphères possibles sur deux classes de planètes appelées super-Terres et mini-Neptunes, qui ne se trouvent ni dans notre système solaire domestique. En combinant divers rapports de dioxyde de carbone, d'hydrogène et d'eau gazeuse avec de l'hélium, du monoxyde de carbone, du méthane et de l'azote et en modélisant le comportement de ces combinaisons à trois températures différentes, ils ont simulé les atmosphères possibles de 9 planètes brumeuses.
L’équipe a ensuite créé ces atmosphères dans le laboratoire en faisant circuler ces gaz dans une chambre à plasma pour simuler des interactions avec le vent solaire, qui réagit avec les gaz de l’atmosphère pour créer des particules de brume. Halton rapporte que certaines des réactions étaient assez colorées, brûlant de vert olive et de pourpre. Les chercheurs ont collecté les particules atmosphériques déposées sur des plaques de quartz en trois jours. La recherche apparaît dans la revue Nature Astronomy .
Contrairement aux nuages, qui se dissipent et se réforment continuellement, Sarah Hörst, auteur principal de l'étude, explique que la brume est davantage un processus à sens unique. La brume et les nuages sont composés de particules en suspension dans une atmosphère, a-t-elle écrit en 2016, mais les particules de brume s'accumulent dans une atmosphère, où elles peuvent disperser la lumière et influer sur la température.
L'étape suivante consiste à analyser les particules de brume créées dans la chambre pour comprendre comment elles pourraient interagir avec la lumière et avoir un impact sur la température d'une planète. L'expérience ne s'applique pas seulement aux exoplanètes. Cela pourrait également nous donner un aperçu des voisins flous comme Titan, la lune de Saturne, qui est un candidat pour soutenir la vie. Une étude de 2013 basée sur des données de la sonde Cassini a montré que la brume de Titan était produite par des hydrocarbures aromatiques polycycliques, les mêmes substances qui créent la brume des gaz d'échappement des voitures (ainsi que du charbon ou du bois) sur Terre. L'étude pourrait aider les chercheurs à comprendre l'impact de la brume de Titan sur la lune et sur les possibilités de vie dans le monde brumeux.
«Nous sommes vraiment enthousiastes à l'idée de savoir où se forment les particules, en quoi elles sont fabriquées et ce que cela signifie pour les inventaires de produits biologiques pour déterminer l'origine de la vie», a déclaré Hörst à Halton. «Je pense que nous allons en apprendre beaucoup sur [notre] système solaire en faisant ces expériences. Nous ne voulons pas en savoir plus sur une seule planète; nous voulons apprendre comment fonctionnent les planètes. "
Bien que l'imagerie des exoplanètes soit encore relativement rare, ce ne sera pas le cas longtemps et il sera utile de mieux comprendre la composition des atmosphères brumeuses. En 2019, le télescope spatial James Webb devrait être lancé et offrira le meilleur aperçu des exoplanètes. De plus, dans les années 2020, une nouvelle génération de télescopes au sol, comme le télescope Giant Magellan, sera également mise en ligne.
