Certaines exoplanètes découvertes jusqu’à présent pourraient être trop vieilles pour supporter des climats tempérés semblables à ceux de la Terre

Dans le passé, les scientifiques se sont concentrés sur les planètes situées dans la zone habitable d’une étoile, où il ne fait ni trop chaud ni trop froid pour que l’eau de surface liquide existe. Cependant, même au sein de cette soi-disant “zone Boucle d’or”, les planètes peuvent encore développer des climats inhospitaliers à la vie. Le maintien des climats tempérés nécessite également qu’une planète ait suffisamment de chaleur pour alimenter un cycle du carbone à l’échelle planétaire. Une source clé de cette énergie est la désintégration des isotopes radioactifs de l’uranium, du thorium et du potassium. Cette source de chaleur critique peut alimenter la convection du manteau d’une exoplanète rocheuse, un mouvement lent et rampant de la région entre le noyau et la croûte d’une planète qui finit par fondre à la surface. Le dégazage volcanique de surface est une source primaire de CO₂ à l’atmosphère, ce qui aide à garder une planète au chaud. Sans dégazage du manteau, il est peu probable que les planètes supportent des climats tempérés et habitables comme celui de la Terre.

“Nous savons que ces éléments radioactifs sont nécessaires pour réguler le climat, mais nous ne savons pas combien de temps ces éléments peuvent le faire, car ils se désintègrent avec le temps”, a déclaré le Dr Cayman Unterborn, auteur principal d’un Lettres du journal astrophysique article sur la recherche. “De plus, les éléments radioactifs ne sont pas répartis uniformément dans la Galaxie, et à mesure que les planètes vieillissent, elles peuvent manquer de chaleur et le dégazage cessera. Parce que les planètes peuvent avoir plus ou moins de ces éléments que la Terre, nous voulions comprendre comment cela la variation pourrait affecter la durée pendant laquelle les exoplanètes rocheuses peuvent supporter des climats tempérés, semblables à ceux de la Terre. »

L’étude des exoplanètes est difficile. La technologie d’aujourd’hui ne peut pas mesurer la composition de la surface d’une exoplanète, et encore moins celle de son intérieur. Les scientifiques peuvent cependant mesurer l’abondance d’éléments dans une étoile par spectroscopie en étudiant comment la lumière interagit avec les éléments dans les couches supérieures d’une étoile. En utilisant ces données, les scientifiques peuvent déduire de quoi sont constituées les planètes en orbite d’une étoile en utilisant la composition stellaire comme approximation approximative de ses planètes.

“En utilisant des étoiles hôtes pour estimer la quantité de ces éléments qui entreraient dans les planètes tout au long de l’histoire de la Voie lactée, nous avons calculé combien de temps nous pouvons nous attendre à ce que les planètes aient suffisamment de volcanisme pour supporter un climat tempéré avant de manquer d’énergie”, a déclaré Unterborn. . “Dans les conditions les plus pessimistes, nous estimons que cet âge critique n’est âgé que d’environ 2 milliards d’années pour une planète de masse terrestre et atteint 5 à 6 milliards d’années pour les planètes de masse plus élevée dans des conditions plus optimistes. Pour les quelques planètes, nous avons des âges car, nous avons trouvé que seuls quelques-uns étaient assez jeunes pour que nous puissions dire avec confiance qu’ils peuvent avoir un dégazage de surface du carbone aujourd’huialors que nous l’observions avec, disons, le télescope spatial James Webb.”

Cette recherche a combiné des données d’observation directes et indirectes avec des modèles dynamiques pour comprendre quels paramètres affectent le plus la capacité d’une exoplanète à supporter un climat tempéré. Plus d’expériences en laboratoire et de modélisation informatique quantifieront la plage raisonnable de ces paramètres, en particulier à l’ère du télescope spatial James Webb, qui fournira une caractérisation plus approfondie des cibles individuelles. Avec le télescope Webb, il sera possible de mesurer la variation tridimensionnelle des atmosphères d’exoplanètes. Ces mesures permettront d’approfondir la connaissance des processus atmosphériques et de leurs interactions avec la surface et l’intérieur de la planète, ce qui permettra aux scientifiques de mieux estimer si une exoplanète rocheuse dans les zones habitables est trop ancienne pour ressembler à la Terre.

“Les exoplanètes sans dégazage actif sont plus susceptibles d’être des planètes froides et boules de neige”, a déclaré Unterborn. “Bien que nous ne puissions pas dire que les autres planètes ne dégazent pas aujourd’hui, nous pouvons dire qu’elles auraient besoin de conditions spéciales pour le faire, comme le réchauffement des marées ou la tectonique des plaques. Cela inclut les exoplanètes rocheuses très médiatisées découvertes dans le Système stellaire TRAPPIST-1. Quoi qu’il en soit, les planètes plus jeunes avec des climats tempérés peuvent être les endroits les plus simples pour rechercher d’autres Terres.”

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Matériaux fourni par Institut de recherche du sud-ouest. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.