Vue d’artiste de la planète extrasolaire GJ 1132b et de son étoile (en rouge). | MPIA

La quête d’une « sœur » de la Terre, avec tous ses attributs, progresse. Pour la première fois, une équipe internationale vient de détecter une atmosphère autour d’une exoplanète, dont la taille et la structure rocheuse sont proches de celle de notre planète. John Southworth (Université de Keele, Royaume-Uni) et ses collègues décrivent cette découverte dans The Astronomical Journal mis en ligne le 31 mars.

« Il ne s’agit pas de la détection de la vie sur une autre planète, prévient d’emblée John Southwork. Mais c’est un pas dans cette direction. » La présence d’une atmosphère permettant la présence d’eau liquide en surface est un des ingrédients majeurs nécessaires pour espérer détecter un jour de la vie hors de notre système solaire. En l’occurrence, cette exoplanète, distante de 39 années-lumière, est bien entourée d’un halo de gaz, mais si elle abrite de l’eau, celle-ci est surchauffée (plus de 300 °C). Et le bombardement intense de rayonnements provenant de son étoile empêche l’assemblage même des briques élémentaires de la vie.

Il n’empêche, à ce jour, aucune atmosphère n’avait été détectée sur une planète aussi petite. Jusqu’alors, seules des exoplanètes géantes de la classe de Jupiter avaient permis des observations d’atmosphère. Pour passer à une cible de taille terrestre, John Southworth et ses collègues ont utilisé un télescope de 2,2 m de diamètre de l’Observatoire austral européen (ESO), au Chili, pour scruter, dans sept longueurs d’ondes différentes, l’étoile GJ 1132, dont on sait depuis 2015 qu’elle est accompagnée d’une planète, baptisée GJ 1132 b, selon la nomenclature astronomique.

Une atmosphère persistante après des milliards d’années

Tous les 1,6 jour, la brillance de l’étoile, une « naine rouge » (son rayon fait un quart de celui de notre Soleil), est légèrement modifiée : ceci est dû au passage dans la ligne de visée de la petite planète GJ 1132 b, qui occulte brièvement la lumière. L’analyse de ces transits a permis de déduire plus précisément la taille de l’exoplanète (1,6 fois la masse de la Terre, 1,4 fois son rayon). Et sa composition rocheuse.

Mais surtout, elle a montré qu’une des longueurs d’ondes ne nous parvenait pas. C’est le signe que l’atmosphère filtre une partie du rayonnement émis par l’étoile. Les astrophysiciens ont fait tourner leurs modèles pour tenter de déterminer les composants atmosphériques susceptibles de faire barrage – vapeur d’eau ou méthane. « Il est possible qu’il s’agisse d’un monde liquide, avec une atmosphère de vapeur brûlante », avance John Southworth.

Un élément notable a été pour son équipe de constater qu’une atmosphère a pu subsister après des milliards d’années de bombardement par le rayonnement issu de la naine rouge toute proche. Les naines rouges sont les étoiles les plus nombreuses de la galaxie, et très fréquemment accompagnées de planètes de la taille de la Terre, un « vivier » dont on craignait qu’il ait été systématiquement stérilisé par l’irradiation venant de leur étoile.

« C’est très intéressant, en particulier pour savoir si ces atmosphères résistent à l’érosion du vent stellaire », commente Xavier Bonfils (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble), qui reste cependant « prudent » vis-à-vis de ces premiers résultats : « cela demande confirmation avec un instrument qui a déjà observé beaucoup d’autres atmosphères de planètes plus grosses, comme l’instrument WFC3 sur Hubble », indique-t-il.