Les lunes des planètes qui n'ont pas d'étoile mère peuvent posséder une atmosphère et conserver de l'eau liquide. Des astrophysiciens de l'université Ludwig-Maximilian de Munich, de l'université de Concepción au Chili, du laboratoire Lagrange (CNRS-Université Côte d'Azur -Observatoire de la Côte d'Azur) et de l'université de Tokyo ont calculé que ces systèmes pourraient abriter suffisamment d'eau pour rendre la vie possible - et la maintenir.
De l'eau liquide peut exister sur les lunes des planètes flottantes (FFP). Image : Tommaso Grassi/LMU
L'eau - sous forme liquide - est l'élixir de vie. Elle a rendu la vie possible sur Terre et est indispensable à la poursuite de l'existence des systèmes vivants sur la planète. Cela explique pourquoi les scientifiques sont constamment à la recherche de preuves de la présence d'eau sur d'autres corps solides dans l'Univers. Jusqu'à présent, l'existence d'eau liquide sur des planètes autres que la Terre n'a pas été directement prouvée. Cependant, il existe des indications selon lesquelles plusieurs lunes situées aux confins de notre propre système solaire - plus précisément Encelade de Saturne et trois des lunes de Jupiter (Ganymède, Callisto et Europe) - pourraient posséder des océans souterrains. Quelles sont donc les perspectives de détection d'eau sur les lunes de planètes situées au-delà de notre système solaire ?
La collaboration, qui inclue Andrea Chiavassa du Laboratoire Lagrange (CNRS-UCA-OCA) a utilisé des méthodes mathématiques pour modéliser l'atmosphère et la chimie de la phase gazeuse d'une lune en orbite autour d'une planète flottante (FFP). Une FFP est une planète qui n'est pas associée à une étoile.
Plus de 100 milliards de nomades planétaires
Les FFP sont intéressants principalement parce que les preuves indiquent qu'il y en a beaucoup. Selon des estimations, notre propre galaxie abrite au moins autant de planètes orphelines de la taille d'un Jupiter que d'étoiles - et la Voie lactée elle-même abrite bien plus de 100 milliards d'étoiles.
Les auteurs ont simulé numériquement la structure thermique de l'atmosphère d'une lune de la même taille que la Terre en orbite autour d'un FFP. Leurs résultats suggèrent que la quantité d'eau présente à la surface de la lune serait environ 10 000 fois plus petite que le volume total des océans de notre planète, mais 100 fois plus grande que celle trouvée dans l'atmosphère terrestre. Cela serait suffisant pour permettre à la vie d'évoluer et de prospérer.
Le modèle à partir duquel cette estimation a été établie consiste en une lune de la taille de la Terre et un FFP de la taille de Jupiter. Un tel système, qui n'a pas de compagnon stellaire à proximité, devrait être sombre et froid. Contrairement à notre système solaire, il n'y a pas d'étoile centrale qui puisse servir de source d'énergie fiable pour alimenter les réactions chimiques.
Le rayonnement cosmique et les forces de marée au premier plan !
Dans le modèle des chercheurs, les rayons cosmiques fournissent plutôt l'impulsion chimique nécessaire pour convertir l'hydrogène moléculaire et le dioxyde de carbone en eau et autres produits. Pour maintenir le système en ébullition, les auteurs invoquent les forces de marée exercées par la planète sur sa lune comme source de chaleur - et en supposant que le dioxyde de carbone représente 90 % de l'atmosphère de la lune, l'effet de serre qui en résulte retiendrait effectivement une grande partie de la chaleur générée sur la lune. Ensemble, ces sources d'énergie suffiraient à maintenir l'eau à l'état liquide.
Références
Presence of water on exomoons orbiting free-floating planets: a case study. In: International Journal of Astrobiology, 08 June 2021.
Contacts
Dr. Tommaso Grassi, ORIGINS Cluster of Excellence, LMU Munich.
Téléphone : +49 89 2180-9279 - Courriel : tgrassi@usm.lmu.de
Dr. Andrea Chiavassa, Laboratoire Lagrange, (CNRS-UCA-OCA)
Courriel : andrea.chiavassa@oca.eu>;
