Une exoplanète défie les modèles planétologiques
GJ 436b n’est située qu’à 33 années-lumière de la Terre et c’est une géante gazeuse. Elle secoue en ce moment le monde de la planétologie car elle semble dépourvue de méthane en contradiction avec les modèles actuels.
GJ 436b fait partie des Jupiter chauds, c'est-à-dire des exoplanètes dont l'orbite reste très proche de leur étoile. En l’occurrence, il suffit de 2,64 jours à cette géante gazeuse de la taille de Neptune pour boucler son orbite autour de la sienne, une naine rouge de type M plus froide que le Soleil et située dans la constellation du Lion.
Ce genre d’astre, inclus dans sur la séquence principale du diagramme HR, a une masse inférieure à la moitié de celle du Soleil pour une température de surface d'au maximum 3.600 kelvins (K). L’étoile de ce type la plus connue est probablement Proxima du Centaure, la plus proche de nous. Ces étoiles sont peu lumineuses, présentant en général une luminosité d'au moins 0,08 fois celle du Soleil.
GJ 436b tourne cependant si près de son étoile que sa température a été estimée à 800 K. Comme elle effectue un transit (elle passe entre son étoile et nous), elle est une cible de choix pour un télescope spatial comme Spitzer. Bien que celui-ci soit à court d’hélium depuis un bon moment, il peut encore réaliser des analyses spectroscopiques des atmosphères des exoplanètes de ce genre.
Surprise !
Alors que les lois de la thermochimie et les observations précédentes de la cosmochimie impliquaient qu’une géante gazeuse de ce type, avec une température inférieure à 1.000 K, doit être riche en méthane et pauvre en monoxyde de carbone (CO), comme c’est le cas pour les géantes de notre Système solaire, les observations menées dans 6 bandes de longueurs d’onde ne montrent pas de trace de méthane et, à l’inverse, une abondance de CO.
Les théoriciens sont perplexes. L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’Univers, sous forme gazeuse et présence de molécules carbonées, les lois de la thermochimie à l’équilibre impliquent que l’hydrogène et le carbone doivent, en dessous de 1.000 K, réagir pour former une atmosphère dominée par le méthane.
Il semblerait que des réactions de déséquilibre thermochimique soient à l’œuvre, mais lesquelles ? Sur Terre, l’oxygène de l’atmosphère ne devrait ainsi pas exister mais la vie se charge de ce genre de réactions de déséquilibre.
Une fois de plus, l’Univers surprend les planétologues en défiant les modèles les plus raisonnables bâtis à partir des observations dans le Système solaire.
GJ 436b : la structure d’une exoplanète déterminée pour la première fois
Le télescope de l’Observatoire François-Xavier Bagnoud (OFXB, Suisse) a été pointé vers GJ 436, une naine rouge [1] située dans notre galaxie, à environ 30 années-lumière. Cette étoile, relativement proche de nous, est connue depuis 2004 pour abriter une planète, appelée GJ 436b (voir Fig.1), d’environ 22 masses terrestres, qui orbiterait à environ 4 millions de kilomètres (0,026 fois la distance Terre-Soleil) de son étoile en un peu plus de deux jours et demi. Des observations complémentaires du transit de la planète ont été effectuées avec le satellite WISE et le télescope Euler (Chili). Les données collectées ont permis d’en déterminer le diamètre, qui est estimé à 50 000 km (4 fois celui de la Terre).
D’après ces caractéristiques, la densité de la planète, et donc sa composition, peuvent être estimées. Si GJ 436b était composée essentiellement d’éléments légers (hydrogène, helium) comme Jupiter et Saturne par exemple, son diamètre serait plus grand ; si au contraire elle était constituée d’éléments lourds (fer, silicium) comme la Terre ou Mars, son diamètre serait bien plus petit. Les chercheurs en ont déduit que la planète devait être essentiellement composée d’eau entourant un coeur rocheux. Deux modèles obtenus par des simulations correspondent à ce qui a été observé (voire Fig.2) : soit le coeur rocheux est entouré d’eau et d’une atmosphère d’hydrogène et d’helium, comme Neptune et Uranus ; soit c’est une "planète-océan", possédant un manteau de glaces sous très hautes pressions et températures (voir Ref.4) et de l’eau liquide sur toute sa surface. La température en surface de la planète est en effet estimée entre 520 et 620K, et pourrait être bien plus élevée si l’atmosphère permet un effet de serre important.
Fig.2 - Les deux modèles de composition de l’exoplanète GJ 436b.
A gauche la modèle "Neptune chaud", à droite le modèle "planète-océan".
Crédits : Université de Liège/OFXB.
. C'est d'une telle absurdité qu'il y a pratiquement plus de financement aujourd'hui pour sponsoriser les développements de plate-forme télécoms à destination du marché privé (là dessus, on devrait pratiquer les "avances remboursables" comme pour les Airbus) que pour faire le travail scientifique et institutionnel d'une agence d'Etat. Au Ministère de la Mer, ils doivent se fendre la poire car personne ne leur fait croire à eux que financer le construction d'un porte-avion leur profite autant que de financer des navires océanographiques.
:ven: 
