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Les « planètes coquille d’œuf » sont des mondes rocheux qui ont une couche externe cassante ultra-mince et peu ou pas de topographie. Ici, une interprétation d’artiste d’une telle exoplanète. Crédit : NASA
D’étranges « planètes en forme de coquille d’œuf » font partie de la riche variété d’exoplanètes possibles, selon une étude de l’Université de Washington à Saint-Louis. Ces mondes rocheux ont une couche externe cassante ultra-mince et peu ou pas de topographie. De tels mondes sont peu susceptibles d’avoir une tectonique des plaques, ce qui soulève des questions quant à leur habitabilité.
Seul un petit sous-ensemble de planètes extrasolaires sont probablement des planètes coquilles d’œufs. Le géologue planétaire Paul Byrne, premier auteur de la nouvelle étude de modélisation dans le Journal of Geophysical Research : Planètes, a déclaré qu’au moins trois de ces mondes trouvés lors de précédentes études astronomiques sont peut-être déjà connus. Les scientifiques pourraient utiliser les télescopes spatiaux prévus et futurs pour examiner ces exoplanètes plus en détail et confirmer leurs caractéristiques géologiques.
“Comprendre si vous avez la possibilité de la tectonique des plaques est une chose vraiment importante à savoir sur un monde, car la tectonique des plaques peut être nécessaire pour qu’une grande planète rocheuse soit habitable”, a déclaré Byrne, professeur agrégé au Département de la Terre et de la Terre. Planetary Sciences in Arts & Sciences et membre du corps professoral du McDonnell Center for the Space Sciences de l’université. “C’est donc particulièrement important lorsque nous parlons de rechercher des mondes semblables à la Terre autour d’autres étoiles et lorsque nous caractérisons l’habitabilité planétaire en général.”
“Ce que nous avons présenté ici est essentiellement un guide pratique ou un manuel pratique”, a-t-il déclaré. “Si vous avez une planète d’une taille donnée, à une distance donnée de son étoile et d’une masse donnée, alors avec nos résultats, vous pouvez faire des estimations pour une variété d’autres caractéristiques – y compris si elle peut avoir une tectonique des plaques.”
Une nouvelle façon de penser les exoplanètes
À ce jour, les exoplanètes ont été en grande partie le domaine des astronomes, car les scientifiques de l’espace s’appuient sur des techniques et des instruments astronomiques pour détecter les exoplanètes. Plus de 4 000 exoplanètes ont été découvertes et sont considérées comme « confirmées ». L’étude de Byrne offre des moyens nouveaux et concrets par lesquels d’autres scientifiques pourraient identifier des planètes coquilles d’œufs, ainsi que d’autres types d’exoplanètes qui pourraient être intéressants en raison de leurs combinaisons particulières de taille, d’âge et de distance par rapport à leur étoile hôte.
« Nous avons photographié quelques exoplanètes, mais ce sont des taches de lumière en orbite autour d’une étoile. Nous n’avons pas encore la capacité technique de voir réellement la surface des exoplanètes », a déclaré Byrne. “Cet article fait partie d’un nombre restreint mais croissant d’études prenant une perspective géologique ou géophysique pour essayer de comprendre les mondes que nous ne pouvons pas mesurer directement pour le moment.”
Les planètes ont certaines qualités inhérentes aux planètes elles-mêmes, comme leur taille, leur température intérieure et les matériaux qui les composent. D’autres propriétés sont davantage fonction de l’environnement de la planète, comme sa distance du soleil. Les planètes que les humains connaissent le mieux sont celles de notre propre système solaire, mais ces vérités ne sont pas nécessairement universelles pour les planètes qui orbitent autour d’autres étoiles.
“Nous savons d’après des travaux publiés qu’il existe des exoplanètes qui subissent des conditions plus extrêmes que ce que nous voyons dans notre système solaire”, a déclaré Byrne. “Ils pourraient être plus proches de leur étoile, ou ils pourraient être beaucoup plus gros, ou avoir des surfaces plus chaudes, que les planètes que nous voyons dans notre propre système.”
Byrne et ses collaborateurs voulaient voir quels paramètres planétaires et stellaires jouent le rôle le plus important dans la détermination de l’épaisseur de la couche fragile externe d’une planète, connue sous le nom de lithosphère.
Cette épaisseur permet de déterminer si, par exemple, une planète peut supporter une topographie élevée telle que des montagnes, ou a le bon équilibre entre rigidité et flexibilité pour qu’une partie de la surface plonge ou subduct, sous une autre – la caractéristique de la tectonique des plaques. C’est ce processus qui aide la Terre à réguler sa température sur des échelles de temps géologiques, et c’est la raison pour laquelle la tectonique des plaques est considérée comme une composante importante de l’habitabilité planétaire.
Pour leur effort de modélisation, les scientifiques ont choisi un monde rocheux générique comme point de départ. (« C’était un peu de la taille de la Terre – bien que nous ayons également pris en compte la taille là-dedans », a-t-il déclaré).
“Et puis nous avons tourné les cadrans”, a déclaré Byrne. « Nous avons littéralement exécuté des milliers de modèles. »
Peut-être similaire à des parties de Vénus
Ils ont découvert que la température de surface est le principal contrôle de l’épaisseur de la matière fragile. exoplanète les lithosphères, bien que la masse planétaire, la distance à son étoile et même l’âge jouent tous un rôle. Les nouveaux modèles prédisent que les mondes qui sont petits, vieux ou éloignés de leur étoile ont probablement des couches épaisses et rigides, mais, dans certaines circonstances, les planètes peuvent avoir une couche externe fragile de quelques kilomètres d’épaisseur – ces planètes dites coquilles d’œufs.
Bien que nous soyons loin d’imaginer directement les surfaces de ces planètes coquilles d’œufs, elles pourraient ressembler aux plaines sur Vénus, a noté Byrne. Ces basses terres contiennent de vastes étendues de laves mais ont peu de relief élevé, car la lithosphère y est mince en raison des températures de surface brûlantes.
“Notre objectif global est plus que de simplement comprendre les caprices des exoplanètes”, a déclaré Byrne. « En fin de compte, nous voulons contribuer à identifier les propriétés qui rendent un monde habitable. Et pas seulement temporairement, mais habitable pendant longtemps, car nous pensons que la vie a probablement besoin de temps pour démarrer et devenir durable. »
La question fondamentale derrière cette recherche est, bien sûr, sommes-nous seuls ?
“C’est la grande portée”, a déclaré Byrne. « En fin de compte, la plupart de ce travail est lié à cette destination finale, qui est « à quel point la Terre est-elle unique ou non ? » L’une des nombreuses choses que nous aurons besoin de savoir, c’est quels types de propriétés influencent un monde comme la Terre. Et cette étude aide à répondre à certaines de ces questions en montrant les types de façons dont ces paramètres interagissent, quels autres résultats pourraient être possibles et quels mondes nous devrions prioriser pour l’étude avec les télescopes de nouvelle génération.
Référence : « The Effects of Planetary and Stellar Parameters on Brittle Lithospheric Thickness » par Paul K. Byrne, Bradford J. Foley, Marie ES Violay, Michael J. Heap et Sami Mikhail, 20 octobre 2021, Journal of Geophysical Research : Planètes.
DOI : 10.1029/2021JE006952
