Le télescope spatial James Webb nous plonge dans l’atmosphère de cette exoplanète

Le télescope spatial James Webb (JWST), désormais en vadrouille à 1,5 million de kilomètres de la Terre, nous montre le cosmos tel que l’on ne l’a jamais vu. Grâce à la qualité visuelle des photos du JWST, bien entendu, mais aussi (et surtout) grâce aux données que cela fournit sur les objets étudiés. Les exoplanètes font partie de ces objets cosmiques visés par le JWST.

Quelques mois auparavant, le télescope transmettait des données sur l’exoplanète WASP 39-b. L’analyse initiale livrait la première détection directe de CO2 dans l’atmosphère d’une exoplanète. Mais, les scientifiques ne se sont pas arrêtés en si bon chemin dans le traitement de données. Pas moins de cinq études ont été réalisées et diffusées le 18 novembre 2022 (1, 2, 3, 4, 5). Elles seront prochainement publiées dans la revue scientifique Nature.

Pour la Nasa, le JWST délivre ainsi « l’analyse la plus détaillée à ce jour de l’atmosphère d’une exoplanète ». Les données montrent les molécules présentes, mais également le type de nuages ou encore la photochimie à l’œuvre.

Voici l’atmosphère de l’exoplanète Wasp 93-b

Wasp 93-b est une géante gazeuse (très chaude). Quelque peu semblable à Saturne, elle orbite toutefois davantage à proximité de son étoile — plus proche que Mercure l’est du Soleil. Lorsque l’exoplanète passe devant ce soleil, la lumière traverse l’atmosphère : les déformations et particularités de la lumière permettent alors d’en étudier la composition chimique. Ce, alors même que Wasp 93-b est situé à 700 années-lumière de nous.

Les données analysées par les scientifiques mettent en évidence la toute première détection d’une exoplanète contenant du dioxyde de soufre (SO2). Cette molécule provient d’une réaction chimique produite par les photons à haute énergie envoyés par l’étoile (sa proximité avec son soleil accroît la détectabilité du phénomène). Ce n’est pas rien : c’est la première fois que l’on observe de la photochimie exobiologique. Or, c’est un processus qui a un rôle clé sur Terre, pour la couche d’ozone ou encore la photosynthèse.

« Je vois là une perspective vraiment prometteuse pour faire progresser notre compréhension des atmosphères des exoplanètes », s’est réjoui Shang-Min Tsai, chercheur à l’Université d’Oxford et auteur du papier dédié à cette découverte.

Et, cette détection a une conséquence subsidiaire au fort potentiel : pour étudier ce SO2, les chercheurs ont mobilisé des modèles informatiques de photochimie. Cela signifie que les modèles en question disposent dorénavant… de deux planètes comme sources de référence, qui améliorent leur qualité. De fait, cela pourra améliorer la capacité à possiblement trouver de la vie dans l’Univers.

Le JWST a permis, plus largement, de reconstituer la composition atmosphérique de WASP 39-b, qui comporte donc aussi :

• Du sodium (Na) ;
• Du potassium (K) ;
• De la vapeur d’eau (H2O).

L’étude des derniers relevés permet aussi de préciser encore plus en détail les observations de cet été sur le dioxyde de carbone (CO2). Les scientifiques notent par ailleurs de grandes absentes parmi les molécules : le méthane (CH4) et le sulfure d’hydrogène (H2S).

À quoi ressemblent les nuages de WASP 39-b ?

Obtenir la composition de l’atmosphère d’une planète facilite aussi les hypothèses sur son aspect et son histoire.

Côté aspect, c’est surtout l’apparence des nuages que les scientifiques peuvent imaginer. En l’occurrence : si l’on pouvait les voir de près, ils seraient sûrement « fragmentés » plutôt qu’une « couverture unique et uniforme au-dessus de la planète ». Cela ressemble à un détail, mais il n’en est rien : encore une fois, on parle ici d’une planète située à 700 années-lumière de votre maison.

Quant à l’histoire de WASP 39-b : à partir des rapports carbone/hydrogène, potassium/oxygène et soufre/hydrogène, les scientifiques ayant étudié les données du JWST peuvent retracer sa formation. De tout petits corps rocheux seraient entrés en collision, avant de s’amonceler, de fusionner, pour donner WASP 39-b. Comme l’oxygène est plus abondant que le carbone, cela suppose que ce processus a eu lieu dans une région un peu plus lointaine que son orbite actuelle — la planète s’est donc rapprochée de son soleil durant son évolution.

Ces trouvailles et déductions ne sont que le début. Tant pour WASP 39-b que beaucoup d’autres à l’avenir, le télescope spatial James Webb livre des données révolutionnaires. Elles vont nettement améliorer la compréhension des mécanismes chimiques et biologiques dans l’Univers — peut-être jusqu’à nous aider à détecter un jour une forme de vie quelconque ?