Il est facile de penser que la Terre est un monde aquatique, avec ses vastes océans et ses magnifiques lacs, mais comparée à de nombreux mondes, la Terre est particulièrement humide. Même les lunes glacées de Jupiter et de Saturne ont beaucoup plus d’eau liquide que la Terre. La Terre est inhabituelle non pas parce qu’elle a de l’eau liquide, mais parce qu’elle a de l’eau liquide dans la zone chaude et habitable du Soleil. Et comme une nouvelle étude dans Communication Nature montre, la Terre pourrait être encore plus inhabituelle que nous ne le pensions.
L’eau est l’une des molécules les plus courantes dans l’univers. L’hydrogène est l’élément le plus abondant dans le cosmos et l’oxygène est facilement produit dans le cadre du cycle de fusion CNO stellaire. Nous nous attendrions donc à ce que les planètes riches en eau soient abondantes dans les systèmes stellaires. Mais cela ne veut pas dire que l’eau liquide sera abondante. Dans notre système solaire, deux types de mondes ont de l’eau liquide. Lunes géantes terrestres et gazeuses.
Comme d’autres planètes terrestres chaudes telles que Vénus et Mars, la Terre avait de l’eau liquide dans sa jeunesse. Mars était trop petit pour retenir son eau. Une grande partie s’est évaporée dans l’espace, tandis que certains ont gelé dans sa croûte de surface. Vénus était assez grande pour retenir l’eau, mais sa chaleur extrême en faisait bouillir une grande partie dans son épaisse atmosphère. Nous ne savons toujours pas exactement comment la Terre a réussi à conserver ses océans, mais il s’agissait probablement d’une combinaison d’un champ magnétique puissant et d’une aide supplémentaire d’eau provenant d’astéroïdes et de comètes pendant la période de bombardement intense.
Les lunes glacées de Jupiter et de Saturne sont une autre histoire. Ils étaient suffisamment éloignés du Soleil pour retenir l’eau de leur formation. Ils ont rapidement formé une épaisse couche de glace pour empêcher l’eau de s’évaporer dans l’espace. Mais ces lunes sont de petits mondes et se seraient très rapidement solidifiés sans les forces de marée exercées par leur géante gazeuse.
Étant donné que les planètes à gaz froid sont susceptibles d’avoir des lunes glacées, le général pense que nous serions beaucoup plus susceptibles de trouver de la vie sur un monde semblable à Europe que sur un monde semblable à la Terre. Mais cette nouvelle étude ne demande qu’à être différente. Il soutient que l’eau liquide est beaucoup plus susceptible de se trouver sur les super-Terres.
Les super-Terres couvrent une gamme de masse allant de quelques masses terrestres à la masse de Neptune. Dans l’ensemble, ce sont probablement des mondes gazeux avec des atmosphères épaisses. Sur le petit bout, ils sont susceptibles d’être plus semblables à la Terre. Sur la base des exoplanètes que nous avons trouvées jusqu’à présent, les super-Terres sont de loin les plus courantes. Et une majorité d’entre eux sont susceptibles de se trouver en dehors de la zone habitable de leur étoile dans les régions froides du système stellaire. Ils sont donc probablement riches en eau. Mais il est également peu probable qu’ils soient trouvés en orbite autour d’une géante gazeuse, il est donc généralement supposé que leur couche de glace serait principalement gelée au fil du temps.
La raison est liée aux différents points de congélation et de fusion de la glace. Le type de glace que nous avons sur Terre fond à environ 0 °C. Mais cela n’est vrai qu’à environ la pression atmosphérique de la Terre. À des pressions plus élevées, il existe plusieurs variétés de glace avec des points de fusion différents. Bien que ce soit un peu compliqué, généralement à des pressions plus élevées, la glace peut avoir un point de fusion beaucoup plus élevé. Ainsi, même si une super-Terre est géologiquement active, elle pourrait ne pas être assez chaude pour faire fondre la glace.
Cette nouvelle étude montre que les super-Terres n’ont pas besoin d’être suffisamment chaudes pour créer un océan profond. Grâce au chauffage géothermique et nucléaire, il peut faire fondre une fine couche d’eau à sa surface, et grâce aux fissures et aux diverses transitions de phase de l’eau, l’eau peut remonter jusqu’à la couche juste en dessous de la surface gelée. Ce processus serait suffisant pour créer une riche couche océanique d’eau liquide. Puisque la chaleur d’une super-Terre dure des milliards d’années, elle pourrait maintenir un océan liquide assez longtemps pour que la vie évolue.
D’après ce que nous savons des exoplanètes, les océans de la super-Terre pourraient être 100 fois plus courants que ceux des mondes semblables à la Terre ou des lunes glacées. Et cela signifie que la vie a encore plus de foyers possibles que nous ne le pensions.
Référence: Ojha, Lujendra, et al. “De l’eau liquide sur des exo-Terres froides via la fonte basale des calottes glaciaires.” Communication Nature 13.1 (2022) : 7521.
