La possibilité qu’il y ait de l’eau liquide à la surface d’une exoplanète la signale généralement comme « potentiellement habitable », mais la réalité est qu’une trop grande quantité d’eau pourrait empêcher la vie de s’y installer.
« Sur Terre, l’océan est en contact avec des roches. Si nous avons trop d’eau, cela crée de la glace à haute pression sous l’océan, qui le sépare de l’intérieur rocheux de la planète », explique Caroline Dorn, géophysicienne à l’ETH Zurich, en Suisse, qui a dirigé de nouvelles recherches sur l’intérieur des exoplanètes.
Cette glace à haute pression empêche les échanges de minéraux et de composés chimiques entre les roches et l’eau. En théorie, cela devrait rendre l’océan stérile et sans vie. Mais l’équipe de Dorn soutient que même les exoplanètes qui ont assez d’eau pour former une telle glace à haute pression peuvent abriter la vie si la majorité de l’eau n’est pas stockée dans les océans de surface mais est retenue beaucoup plus profondément dans le noyau de la planète. L’eau du noyau ne peut pas entretenir la vie – elle n’y est même pas sous sa forme moléculaire. Mais cela signifie qu’une fraction substantielle de l’eau d’une planète ne se trouve pas à la surface, ce qui rend les océans de surface un peu moins profonds et empêche la formation de glace à haute pression à leur fond.
Jeunes planétaires
« Si vous avez regardé la communauté des exoplanètes il y a trois à cinq ans, tout le monde pensait que [water] « L’eau ne peut être présente qu’à la surface des planètes », a déclaré Dorn. Les scientifiques, n’ayant aucune preuve du contraire, ont simplement supposé que les mondes extraterrestres avaient été construits comme ils pensaient que la Terre avait été construite, l’eau étant principalement présente dans les océans de surface, avec une partie, environ 40 millions de kilomètres cubes, retenue plus profondément dans la croûte. Mais tout ce raisonnement a été jeté à la poubelle en 2020 lorsqu’une équipe de scientifiques de l’University College de Londres a publié une étude affirmant que la Terre n’avait pas du tout été construite de cette façon.
L’étude de 2020 soutient que la majorité de l’eau sur Terre ne se trouve pas dans les océans ou la croûte terrestre, mais dans le noyau de la planète, qui peut contenir 30 à 37 fois plus d’eau que tous nos océans de surface réunis. « Lorsque la planète est très jeune et chaude, vous avez une soupe de magma avec tout mélangé dedans : vous avez des silicates contenus dans le manteau de la planète, mais aussi des gouttes de fer qui finiront par couler et former le noyau », a déclaré Dorn.
Une partie de l’eau présente dans cette soupe de magma s’associe aux silicates et peut un jour se retrouver à la surface des océans. Une autre partie reste avec le fer et coule avec lui jusqu’au noyau. Aux températures et pressions immenses que l’on retrouve dans les mondes naissants, le fer peut lier environ 70 fois plus d’eau que les silicates.
En règle générale, si une planète est plus lourde, une grande partie de son eau descendra jusqu’à son noyau et y restera. Et cela pourrait être une bonne chose pour nos espoirs de trouver de la vie dans l’espace.
Donner une chance à la vie
Même avec l’immense précision des instruments modernes, dont le télescope James Webb, la seule façon dont nous pouvons estimer le bilan hydrique d’une exoplanète est d’utiliser des indices indirects : une densité volumique calculée à partir des meilleures estimations de sa masse et de son rayon.
Avant l’étude de Dorn, chaque fois que nous rencontrions une exoplanète avec un budget hydrique exceptionnellement élevé, nous pensions que l’eau se trouvait dans les océans de surface, ce qui signifiait que les océans étaient très profonds et que leur fond était soumis à des pressions absurdement élevées. En effet, les données concrètes dont nous disposons ne nous indiquent que la partie de la planète qui est constituée d’eau, sans rien dire de sa répartition.
« Comme nous pensons désormais que l’eau peut également être stockée dans le noyau, nous pouvons avoir dix fois plus d’eau sur la planète avant d’atteindre ces hautes pressions. C’est une différence d’un ordre de grandeur », a déclaré Dorn. Comme la majorité de l’eau descend dans le noyau avec le fer, seule une petite partie reste près de la surface pour former les océans tels que nous les connaissons, réduisant ainsi les pressions sur les fonds marins.
Cela signifie que le nombre de mondes potentiellement habitables s’est considérablement élargi. Cependant, trouver des preuves concluantes de la vie sur l’une de ces planètes reste un défi de taille.