Qu'est-ce qu'une super-Terre ?
Une exoplanète a récemment été découverte dans le système planétaire voisin Proxima Centauri.
« Dans l'expression 'super-Terre', le mot super n'est pas à comprendre au sens usuel. Il signifie seulement que l'on parle d'une planète plus grosse que la Terre, en sous-entendant aussi qu'elle est plutôt composée de roches et de métaux, par opposition à une planète gazeuse comme Jupiter ou Neptune », explique à Numerama Hervé Cottin, enseignant à l’université Paris-Est Créteil et chercheur au Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA). L'expression ne renseigne pas sur la possibilité que la vie existe ou puisse exister sur un tel astre. « Ce terme ne dit rien de son habitabilité. On pourrait tout aussi bien dire 'super-Vénus' », poursuit le scientifique.
Une super-Terre est plus grosse que la Terre : mais dans quelle mesure ? Les scientifiques qui utilisent l'expression n'ont pas tous la même appréciation. « Les critères pour définir précisément une super-Terre varient selon les publications scientifiques, nous indique Hervé Cottin. On peut lire qu'une super-Terre aurait entre 5 et 10 fois la masse de la Terre. Quant à son rayon, il serait situé entre 1,5 et 2,5 fois celui de la Terre. »
Super-Terre, mini-Neptune : des catégories qui se chevauchent
Identifier clairement que l'on est en présence d'une super-Terre est délicat, car il existe une autre catégorie de planètes à prendre en considération : les mini-Neptune. « On parle de mini-Neptune pour désigner des planètes qui sont plus petites que Neptune et qui sont gazeuses, sans surface solide. Pour parler d'une mini-Neptune, il faut en général que le rayon de l'exoplanète soit entre 1,7 et 4 fois celui de la Terre. Les catégories 'super-Terre' et 'mini-Neptune' se chevauchent », souligne l'astrochimiste.
Le cas de l'exoplanète K2-18 b l'a récemment bien illustré : de la vapeur d'eau a été détectée dans son atmosphère au début du mois de septembre par la Nasa. Cette détection, qui a pu être associée à tort à un signe de vie, a montré que la différenciation entre les super-Terre et les mini-Neptune peut avoir son importance.
Les méthodes d'observations ne permettent pas toujours de trancher
Mais établir une distinction entre les deux catégories est-il toujours possible ? « Pour un même rayon, la masse d'une planète peut différer en fonction de sa composition. Si on connaît la taille d'une planète, mais pas sa masse, on ne peut pas trancher pour savoir s'il s'agit plutôt d'une super-Terre ou d'une mini-Neptune », détaille Hervé Cottin. Or, pour observer les exoplanètes, deux méthodes sont employées et elles donnent des renseignements différents.
La méthode des transits : « On déduit qu’il y a un passage d’une exoplanète devant son étoile, grâce à la baisse de luminosité de l’étoile. À partir de cette baisse de luminosité, on peut estimer la taille de l'objet qui masque très partiellement l'étoile en passant devant, mais pas sa masse », souligne le scientifique.
La méthode de la vitesse radiale : « On étudie l’effet gravitationnel exercé par la planète sur son étoile. Dans ce cas, on peut en déduire sa masse, mais pas sa taille. Ces deux méthodes sont parfois cumulables ».
Dans tous les cas, les planètes ne sont pas vraiment « vues » par les chercheurs. « Ce sont des mesures indirectes, on n'a jamais observé directement une exoplanète, sauf en de très rares occasions. Les images diffusées sont des visions d'artistes », nous précise l'astrochimiste.
La découverte du système TRAPPIST-1 en février 2017 a révélé l'existence d'un système avec sept planètes d'une taille comparable à celle de la Terre en orbite autour d'une unique étoile. Plusieurs d'entre elles sont décrites comme des super-Terre. « La découverte du système TRAPPIST avait fait grand bruit, car on avait à la fois une mesure sur la taille et la masse des planètes. Cela permettait de dresser une hypothèse sur leur composition, notamment sur la présence de l’eau. Mais on ne sait pas si elle est présente sous forme solide ou liquide. De plus, même dans l'hypothèse d'une présence d'eau à l'état liquide, rien ne permet d'affirmer que la vie y apparaîtrait forcément », conclut Hervé Cottin.