En étudiant des naines blanches, des scientifiques ont montré qu'il existe très certainement des exoplanètes rocheuses comparables à la Terre dans l'univers. Notre planète ne serait pas si unique.

La Terre ne serait pas unique dans l’univers : voici ce que suggèrent les résultats d’une étude, publiée le 18 octobre 2019 dans la revue Science. Une équipe de scientifiques a étudié la géochimie d’exoplanètes, en utilisant une méthode surprenante, et en a conclu que ces astres avaient de grandes similitudes avec notre planète.

Les résultats de l’étude permettent aux chercheurs d’écrire qu’ « au moins certaines exoplanètes rocheuses sont similaires à la Terre, du point de vie géophysique et géochimique ». Pour pouvoir affirmer cela, les scientifiques ont entrepris l’étude de plusieurs naines blanches. Mais quel est le rapport entre la Terre, les exoplanètes qui lui ressembleraient et ces objets célestes denses, issus de l’évolution d’une étoile ?

Une naine blanche, au centre, et une planète, à droite. // Source : Mark Garlick (photo recadrée)

Pourquoi s’intéresser aux naines blanches ?

Comme le rappellent les auteurs en introduction de leur étude, estimer la composition des exoplanètes (les planètes situées en dehors du système solaire) n’est pas une tâche aisée. « L’abondance des éléments dans certaines naines blanches offre une approche alternative plus directe pour déterminer la composition des roches extrasolaires », expliquent les scientifiques. Une naine blanche est le nom donné à un astre, qui se forme lorsqu’une étoile arrive en fin de vie. La manière dont une étoile mourante évolue dépend de sa masse, souligne la Nasa. Tandis que des étoiles se changent en trou noir ou en étoiles à neutrons car elles sont très massives, d’autres plus légères deviennent des naines blanches. Notre Soleil ne pourrait pas se transformer en trou noir, par exemple.

On sait que certaines naines blanches ont une atmosphère « polluée par des éléments plus lourds que l’hélium » (un élément qui peut composer principalement une naine blanche). Ce sont ces éléments « lourds et exogènes, venant de l’accumulation de débris de corps rocheux qui étaient en orbite autour des naines blanches » qui ont intéressé les scientifiques. Ils les ont étudiés dans 6 naines blanches différentes, en prenant appui sur de précédentes études.

« Observer une naine blanche, c’est comme faire une autopsie du contenu de ce qu’elle a englouti dans son système solaire », commente Alexandra Doyle, étudiante diplômée de l’Université de Californie à Los Angeles et co-autrice de l’étude, dans un communiqué. Grâce à ces éléments, il a été possible d’étudier la composition de corps rocheux situés en dehors du système solaire (mais qui ressemblent à ceux que l’on trouve dans notre système).

Une naine blanche. // Source : Wikimedia/CC/Sephirohq (photo recadrée)

Les scientifiques ont étudié la fugacité de l’oxygène : qu’est-ce que c’est ?

La pollution des naines blanches a permis aux chercheurs de s’intéresser à la « fugacité de l’oxygène » (« oxygen fugacity »), c’est-à-dire « une mesure du degré d’oxydation dans les roches », éclairent les auteurs. La fugacité de l’oxygène aide à déterminer des éléments caractéristiques d’une planète, comme la taille de son noyau, ce qui compose son manteau, sa croute ou son atmosphère. Par ailleurs, les auteurs ont utilisé la composition de plusieurs planètes du système solaire (la Terre, Mars et Mercure) : ils ont fait comme si des roches de ces astres avaient pollué une naine blanche. Ainsi, ils ont obtenu la fugacité de l’oxygène de ces corps. « Les corps parents qui ont pollué ces naines blanches ont des états d’oxydation intrinsèque similaires à ceux des roches du système solaire », rapportent-ils.

Les fragments qui viennent polluer les naines blanches proviennent soit des planètes rocheuses, soit d’astéroïdes (qui ont des éléments constitutifs des planètes rocheuses) : les scientifiques peuvent donc conclure que certaines exoplanètes rocheuses auraient bien des similarités géophysiques et géochimiques avec les planètes rocheuses du système solaire. Et puisque la Terre fait partie de ce dernier groupe, elle ne serait alors pas vraiment unique dans l’univers. Ailleurs, dans d’autres systèmes, il y a probablement des planètes qui lui ressemblent.

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