Parmi le catalogue des exoplanètes établi par les scientifiques, se trouvent les super-Terres. Ces dernières sont des exoplanètes dont la masse est comprise entre une et dix fois celle de la Terre. Les trois planètes identifiées par une équipe d’astrophysiciens suisses correspondent toutefois à un nouveau type de super-Terre, dont l’analyse montre qu’elles se seraient formées à des températures bien plus élevées que les super-Terres ordinaires. 

Ces planètes ont tendance à orbiter leurs étoiles beaucoup plus près que la Terre, voire que la plupart des super-Terres. Cela signifie que si elles orbitent là où elles se sont formées, leur composition pourrait être très différente. Plutôt qu’un noyau de fer comme celui de la Terre, elles sont riches en calcium et en aluminium.

Ceci, à son tour, pourrait signifier la présence de rubis et de saphirs en très grande abondance, constitués de corindon minéral — une forme cristalline d’oxyde d’aluminium. Des chercheurs des universités de Zurich en Suisse et de Cambridge au Royaume-Uni, ont identifié trois planètes pouvant être de ce type de super-Terre chaude. Les résultats des observations ont été publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ce sont HD 219134 b, située à seulement 21 années-lumière dans la constellation de Cassiopée, avec une orbite de 3 jours seulement ; 55 Cancri e, à 41 années-lumière de la Terre, avec une orbite de 18 heures seulement ; et WASP-47 e, située à 870 années-lumière, également sur une orbite de 18 heures.

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Vue d’artiste de la super-Terre chaude 55 cancri e, dont la température de surface peut atteindre 2000 °C. Crédits : ESA/Hubble, M. Kornmesser

Les planètes sont constituées à partir du disque de poussière et de gaz qui tourbillonne autour d’une étoile naissante, appelé disque protoplanétaire. Les forces électrostatiques commencent à piéger les particules de poussière et de gaz qui gravitent autour de l’étoile. Petit à petit, elles s’accumulent jusqu’à ce qu’elles aient assez de gravité pour attirer des morceaux encore plus gros et, si tout se passe bien, une masse suffisante sera créée pour former une planète.

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Plus loin dans le disque, des éléments tels que le silicium, le fer et le magnésium se sont condensés, ce qui, selon les planétologues, aboutit à des compositions telles que celles de Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Mais plus proche de l’étoile, il fait bien plus chaud. Donc les planètes qui s’y forment ne sont pas comme la Terre.

« De nombreux éléments sont encore en phase gazeuse et les blocs de construction planétaire ont une composition complètement différente » explique Caroline Dorn, astrophysicienne à l’Université de Zurich. Elle et son équipe ont effectué des simulations et ont découvert que, outre le silicium et le magnésium, l’aluminium et le calcium sont les composants les plus abondants. Il n’y a presque pas de fer.

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Vue d’artiste de la super-Terre HD 219134 b, dont la surface pourrait être constituée d’océans de magma et de structures volcaniques. Crédits : NASA/JPL-Caltech

Les champs magnétiques planétaires sont générés par un noyau conducteur liquide qui, en théorie du moins, n’a pas besoin d’être ferreux. Mais selon les simulations de l’équipe, ces planètes n’auraient pas du tout de noyau — et donc pas de champs magnétiques, ou du moins des champs magnétiques complètement différents de ceux trouvés autour des planètes du Système solaire.

Leur structure interne serait également très différente et, par conséquent, les conditions atmosphériques et le refroidissement le seraient également. « Ce qui est intéressant, c’est que ces objets sont complètement différents de la majorité des planètes similaires à la Terre » ajoute Dorn.

Pour commencer, leurs densités seraient inférieures de 10 à 20% à celles de la Terre. Etant donné leur orbite si proches de leurs étoiles, cela ne pourrait pas s’expliquer par des atmosphères épaisses, du moins sur 55 Cancri e et Wasp-47 e, dont les températures sont si élevées que l’atmosphère aurait été complètement vaporisée.

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Schéma illustrant la formation d’une planète par l’accrétion de condensats à différentes températures, en fonction de la distance de l’étoile. Crédits : C. Dorn et al. 2018

HD 219134 b est un peu plus éloignée, sa densité plus faible pourrait donc résulter d’océans de magma, bien que les chercheurs n’aient pas été en mesure de déterminer de manière concluante si ces océans pouvaient avoir cet effet. « Peut-être que HD 219134 b brille du bleu au rouge comme des rubis et des saphirs » déclare Dorn.

55 Cancri e avait déjà été identifié comme une planète faite de diamant en 2012, une conclusion que l’équipe affirme à présent comme étant erronée. L’abondance de carbone qui aurait pu produire ce résultat incroyable, disent-ils, n’a pas été confirmée par des observations ultérieures.

Mais rien n’a encore contredit la conclusion selon laquelle il pourrait pleuvoir des diamants sur Neptune. Entre ces super-Terres chaudes riches en corindon, la pluie de diamants sur Neptune et les nuages ​​de corindon sur Jupiter, la galaxie est en train de devenir un véritable trésor.

Source : Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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