La liste des endroits où les scientifiques devraient rechercher des signes de vie extraterrestre vient de s’allonger, car de nouvelles recherches suggèrent que certaines catégories d’exoplanètes pourraient être plus hospitalières qu’on ne le pensait.
Les exoplanètes riches en eau et les lunes glacées comme Europe de Jupiter et Encelade de Saturne sont des cibles potentielles pour les astrobiologistes qui cherchent des signes de vie ailleurs dans le cosmos. Mais jusqu’à récemment, on supposait que pour de nombreuses exoplanètes riches en eau, plus grandes que la Terre mais plus petites que Neptune, la glace se formant en profondeur dans la planète empêcherait les minéraux importants de leur noyau rocheux d’atteindre l’eau plus proche de la surface.
Dans une nouvelle étude publiée mardi dans Nature CommunicationsCependant, des chercheurs français et norvégiens ont utilisé de nouvelles techniques de modélisation pour montrer que des sels tels que le chlorure de sodium pourraient être transportés du noyau rocheux d’une planète, à travers une coquille de glace dure, afin d’enrichir l’eau d’une exoplanète. C’est une étape cruciale pour toute vie qui pourrait se développer dans un océan extraterrestre.
“La présence d’électrolytes dans l’océan, comme les sels dissous, est une condition nécessaire mais bien sûr pas suffisante pour l’habitabilité”, a déclaré Jean-Alexis Hernandez, physicien minéralogiste au Centre européen de rayonnement synchrotron à Grenoble, en France, et auteur principal de l’étude.
L’une des raisons pour lesquelles Europe et Encelade suscitent la curiosité des scientifiques est que l’on pense que non seulement elles abritent des océans d’eau à l’échelle planétaire sous leurs coquilles tiques et glacées, mais que ces océans sont en contact direct avec les manteaux rocheux de ces lunes. Les minéraux de cette roche, surtout s’ils sont associés à une source d’énergie telle que les cheminées géothermiques au fond de l’océan, pourraient constituer un environnement où la vie pourrait évoluer et survivre.
Mais les scientifiques pensent que les exoplanètes semblables à un monde océanique glacé, dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune – les super-Terres et les mini-Neptunes – présentent des structures différentes. Environ la moitié des exoplanètes connues entrent dans ces catégories de taille, bien que l’on ne sache pas combien d’entre elles sont riches en eau ou contiennent des océans planétaires.
En raison de l’immense pression au fond des océans sur les super-terres et les mini-neptunes, la glace sous haute pression formerait un épais manteau autour du noyau de l’exoplanète, isolant la roche riche en minéraux de l’océan situé au-dessus.
Ces glaces à haute pression existeraient dans des phases exotiques, ce qui les rendrait très différentes des glaces que l’on rencontre naturellement sur Terre.
“Contrairement à la glace que nous avons à la surface de la Terre (glace I), toutes ces glaces à haute pression ont une phase exotique. [high pressure] Contrairement à la glace que nous avons à la surface de la Terre (glace I), toutes ces glaces sont plus denses que l’eau liquide”, ce qui conduit à la formation d’un manteau glacé sous l’océan souterrain d’une exoplanète, a déclaré le Dr Hernandez. “Ces glaces sont également beaucoup plus rigides que la glace I”.
Alors que la glace I se forme lorsque l’eau atteint le point de congélation, les glaces à haute pression peuvent se former à partir d’eau à température ambiante sous haute pression. Une compression à une pression 2 000 fois supérieure à la pression atmosphérique de la Terre donne la glace VII, qui est constituée de cristaux cubiques. Une pression supplémentaire transforme la glace VII en “glace supersonique”, où les atomes d’hydrogène de l’eau se déplacent librement tandis que les atomes d’oxygène restent enfermés dans une structure cristalline.
“Cette transition rend la glace conductrice, ce qui pourrait être à l’origine des champs magnétiques non dipolaires d’Uranus et de Neptune”, a déclaré le Dr Hernandez.
Il est important de noter que si la glace terrestre et d’autres formes telles que la glace VI expulsent les ions de sel de leur structure lorsqu’elles se cristallisent, a-t-il ajouté, on sait que la glace VII et la glace supersonique peuvent retenir de plus grandes concentrations de sels dissous. Si elle pouvait retenir les sels, le mécanisme connu pourrait alors les mettre en contact avec l’océan d’une exoplanète.
Qu’ils soient faits de glace VII ou de roche, les manteaux des planètes s’écoulent par convection, bien que très lentement à l’échelle des temps géologiques. Ceci est dû à la différence de température entre le haut et le bas du manteau.
“Comme dans une casserole, le matériau du fond est plus chaud jusqu’à ce qu’il devienne moins dense que le matériau environnant et commence à monter”, explique le Dr Hernandez. “En atteignant le sommet, elle se refroidit progressivement et devient plus dense que son environnement et commence à couler”.
Ce que la modélisation de l’article montre, a-t-il ajouté, c’est que la glace à haute pression pourrait retenir le sel dissous sur toute la gamme des conditions de pression et de température qu’elle pourrait rencontrer en subissant la convection. Plutôt que d’isoler le noyau rocheux chargé de minéraux de l’océan souterrain, les manteaux de glace à haute pression pourraient transporter ces minéraux vers l’eau.
Ces découvertes signifient que les scientifiques ne devraient pas rayer une exoplanète de leur liste des espèces potentiellement dangereuses.des mondes habitables simplement parce qu’il s’agit d’une mini-Neptune, mais elles ne sont pas non plus définitives. Le Dr Hernandez s’empresse de souligner que l’étude est limitée et que d’autres facteurs pourraient encore rendre ces planètes inhospitalières pour la vie.
“Notre étude est limitée à [sodium chloride]et d’autres électrolytes devraient être étudiés”, a-t-il déclaré. “La vie nécessite de nombreuses autres conditions en plus de la présence d’électrolytes dans l’océan, donc nous ne prétendons pas évaluer l’habitabilité de ces planètes, mais nous montrons simplement qu’elles ne sont peut-être pas aussi simples chimiquement que prévu.”
