Test

ce widget est un test

samedi 22 mars 2014

Les Planètes Océan, les vraies planètes bleues




Les planètes océan sont des planètes composées de larges quantités d'eau, qui en recouvrent la surface sur une profondeur pouvant aller jusqu'à plus d'une centaine de kilomètres. De taille relativement modeste (de l'ordre de 0,8 à 2 rayons terrestres), et contrairement aux Géantes de glaces, elles ne possèdent pas une épaisse atmosphère d'hydrogène/hélium.

Que sont les planètes océans?

Dans un article de décembre 1998[1], David J. Stevenson, du Caltech, suppose l'existence de planètes constituées de glaces gelées, qui, suite à leur migration vers le centre stellaire, présenteraient vers la surface une température excédant le point de fusion de l'eau. De telles planètes "posséderaient alors de vastes océans d'eau et pourraient abriter la vie". Sotin, Léger et al (2004) examinent la question et proposent un modèle de structure des planètes-océan.

Géantes gazeuse avortée, planète tellurique atypique, planètes de glace?

Les caractéristiques des planètes-océan, notamment leur petite taille, pourraient les classer au sein des planètes telluriques plutôt que des géantes gazeuses, néanmoins, l'existence d'un cœur de roches de silicates et de métaux tels que le fer, n'est pas confirmée - quoique probable, les objets d'accrétion glacés se présentant souvent sous la forme de mélange de glaces et de roches (composition similaire aux comètes). Des planètes-océans pourraient néanmoins présenter un cœur composé d'un mélange d'eau sous forme exotique (fluide supercritique, glace-10...) et d'autres glaces (au sens astrophysique du terme), avec un très petit noyau rocheux, qui la classeraient de facto dans une nouvelle catégorie de planètes, les planètes de glaces (non géantes gazeuses). Elles pourraient également avoir été formées de façon similaire aux géantes glacées de type Neptune pour ensuite, migrer vers l'intérieur du système stellaire, évacuant progressivement une couche atmosphérique riche en hydrogène et en hélium. Les planètes océans n'ont donc pas encore une origine bien définie, et une structure précise qui les rangeraient au sein d'une des deux grandes classes de planètes, dont elles pourraient par ailleurs constituer un groupe intermédiaire.

Structure et composition

Structure interne

Les océans de ce type de planètes sont d'un autre ordre de grandeur que ceux que l'on connait, puisqu'ils pourraient atteindre une centaine de kilomètres de profondeur. Au delà, la pression phénoménale conduirait l'eau à adopter des formes exotiques de glace dans un manteau de plusieurs centaines, voire milliers de kilomètres d'épaisseur, recouvrant un noyau rocheux en fusion.
Composition et structure estimées d'une planète-océan, comparée à la Terre et à une planète de silicate de masse identique. (img : Léger et al, 2004[2])

Dans les couches inférieures de la planète, la glace ne serait pas nécessairement froide mais pourrait atteindre plusieurs centaines de degrés, impliquant que la frontière entre l'eau liquide et glacée ne soit pas strictement définie. La profondeur de l'océan dépend notamment de la température en surface : plus la température est élevée, plus l'océan est profond (par exemple, pour une planète inférieure en masse à 10 masses terrestres, à 7°C en surface, l'océan ne fait "que" 72 km d'épaisseur. A 30°C, 133 km)[2].

Atmosphère

Globalement, les planètes océans seraient moins denses, et donc plus grandes à masse égale, que les planètes de type terrestre. Une gravité moindre en surface entraînerait une facilitation de l'évaporation pour les plus petites planètes océan. L'atmosphère pourraient ainsi être composée à majorité de vapeur d'eau, produisant un effet de serre intense, d'autant plus si la planète se trouve à proximité de son étoile. Si l'on considère que la composition de la planète océan ressemble à celle des comètes ayant participé à sa formation, l'atmosphère pourrait également contenir du dioxyde de carbone et de l'azote (possiblement sous forme ammoniaquée dans les quelques premiers millions d'années de formation : l'ammoniac se désintègre en azote et en dihydrogène, ce dernier pouvant facilement s'échapper de la planète ou se mélanger aux autres éléments).

Vue d'artiste d'une planète océan : L'atmosphère pourrait être parcourue par d'immenses ouragans. (img : S. Desbrosses).

Le climat pourrait également y être particulièrement rigoureux : sur Terre, les ouragans formés au large s'affaiblissent lorsqu'ils rencontrent le continent. Sans continents, d'immenses tempêtes pourraient parcourir la surface des océans. Les vagues créées seraient incroyablement hautes et puissantes.

Champ magnétique

Comme chez les géantes glacées, les pressions dans les couches inférieures pourraient pyroliser les glaces et ioniser les éléments. Les masses liquides ou visqueuses, en se déplaçant, créeraient un champs magnétique qui, bien qu'assez chaotique, serait capable de détourner les particules solaires, le cœur rocheux et métallique, s'il est en fusion, participant alors au phénomène.

Formation des planètes océans

La découverte, ces dernières années, de centaines d'exoplanètes telles que les jupiters chaudes et les netpunes chaudes ont conduit à repenser les mécanismes de formation stellaire en y incluant de sensibles migrations des jeunes planètes, dues notamment aux interactions avec les restes du disque d'accrétion protoplanétaire, et les autres planètes en formation. Deux scénarios découlent de cette théorisation :
1. Les planètes océans pourraient commencer à se former loin de leur étoile en amassant poussière et glaces après qu'une majorité de gaz aient été capté par l'étoile et les géantes gazeuses, de type jovienne et glacées. Ces planètes constitueraient donc des super-Terres se rapprochant de leur étoile parente jusqu'à avoir capturé suffisamment de matériaux pour présenter une orbite stable et stopper leur migration. Le rapprochement à l'étoile permet à l'eau de fondre et de produire les immenses océans qui couvrent la planète. 
2. Les planètes océans pourraient se former sur un mode similaire à ceux des géantes gazeuses de type géantes glacées, suffisamment tard néanmoins pour ne pas capturer énormément d'hydrogène/hélium. La migration vers l'étoile provoquerait la fonte des masses d'eau en surface, tandis que les vents solaires pourraient progressivement souffler l'atmosphère de ces éléments légers (hydrogène/hélium). De telles planètes expliqueraient la présence de monde-océan à l'allure tellurique - mais qui n'en sont pas - que l'on considère actuellement comme des super-Terres[3].

Dans les deux scénarios, les planètes océans contiendraient également de larges quantités de glaces autres que l'eau (ammoniac, hydrocarbures... et donc carbone, oxygène et azote!)

La vie sur les planètes océans

Ces planètes-océans constituent un double enjeu pour la recherche actuelle : d'une part, elles pourraient nous en apprendre davantage sur la formation des planètes dans l'univers, ce type de planète n'étant pas présent dans notre système solaire, et donc peu connu. D'autre part, les planètes océans intéressent particulièrement l'exobiologie : si de telles planètes abritaient la vie, elles poseraient des conditions d'apparition nouvelles, puisque les planètes océans ont une structure et une composition quelque peu différentes de la Terre. Par exemple, une vie aquatique au sein d'une planète océan impliquerait que la vie puisse se développer en l'absence d'activité tectonique (par exemple, sans les fameux fumeurs noirs), le noyau et l'eau liquide étant séparés ici par des centaines de kilomètres de glace. Les planètes océan paraissent par contre peu propices au développement technologique.

Quelques exemples de planètes océans

GJ 1214 b est la planète candidate la plus sérieuse au titre de Planète océan. Elle est localisée à seulement 42 années-lumières. De récentes découvertes remettent en cause sa structure, néanmoins.
Kepler 22b, récemment découverte, est également une candidate prometteuse.


[1]Stevenson D.J. (1999) "Life-sustaining planets in interstellar space?". Nature 400, 32 (1 Juillet 1999). doi:10.1038/21811
[2] Léger, A. Selsis, F. Sotin, C. Guillot, T. Despoix, D. Mawet, D. Ollivier, M. Labèque, F.A. Valette, Brachet, C. Chazelas, B. Lammer, H. (2004). "A new family of planets ? « Ocean planets »", Icarus n°169 (2004), p. 499-503
[3] Kuschner M. (2003). "Volatile-Rich Earth-Mass Planets in the Habitable Zone". Astro-ph. http://arxiv.org/abs/astro-ph/0303186