Mesurer la pression atmosphérique d'une exoplanète éloignée peut sembler une tâche intimidante, mais les astronomes de l'Université de Washington ont maintenant développé une nouvelle technique pour y parvenir.
Lorsque les découvertes d'exoplanètes ont commencé à affluer, les astronomes ont mis l'accent sur la recherche de planètes dans la zone habitable - la bande autour d'une étoile où l'eau ne gèle ni ne bout. Mais caractériser l'environnement et l'habitabilité d'une exoplanète ne dépend pas uniquement de la température de surface de la planète.
La pression atmosphérique est tout aussi importante pour évaluer si la surface d'une exoplanète peut ou non contenir de l'eau liquide. Quiconque connaît le camping à haute altitude doit bien comprendre comment la pression affecte le point d'ébullition de l'eau.
La méthode développée par Amit Misra, un doctorant, consiste à isoler des «dimères» - des paires de molécules liées qui ont tendance à se former à des pressions et des densités élevées dans l'atmosphère d'une planète - à ne pas confondre avec des «monomères», qui sont tout simplement flottants molécules. Bien qu'il existe de nombreux types de dimères, l'équipe de recherche s'est concentrée exclusivement sur les molécules d'oxygène, qui sont temporairement liées les unes aux autres par une liaison hydrogène.
Nous pouvons indirectement détecter des dimères dans l'atmosphère d'une exoplanète lorsque l'exoplanète transite devant son étoile hôte. Lorsque la lumière de l'étoile traverse une fine couche de l'atmosphère de la planète, les dimères en absorbent certaines longueurs d'onde. Une fois que la lumière stellaire atteint la Terre, elle est imprimée avec les empreintes chimiques des dimères.
Les dimères absorbent la lumière selon un motif distinctif, qui comporte généralement quatre pics en raison du mouvement de rotation des molécules. Mais la quantité d'absorption peut changer en fonction de la pression atmosphérique et de la densité. Cette différence est beaucoup plus prononcée dans les dimères que dans les monomères, permettant aux astronomes d'obtenir des informations supplémentaires sur la pression atmosphérique en fonction du rapport de ces deux signatures.
Alors que des dimères d'eau ont été détectés dans l'atmosphère terrestre dès l'année dernière, de puissants télescopes bientôt en ligne pourraient permettre aux astronomes d'utiliser cette méthode pour observer des exoplanètes éloignées. L'équipe a analysé la probabilité d'utiliser le télescope spatial James Webb pour effectuer une telle détection et l'a trouvée difficile mais possible.
La détection de dimères dans l'atmosphère d'une exoplanète nous aiderait non seulement à évaluer la pression atmosphérique, et donc l'état de l'eau à la surface, mais également d'autres marqueurs de biosignature. L'oxygène est directement lié à la photosynthèse et ne sera probablement pas abondant dans l'atmosphère d'une exoplanète à moins qu'il ne soit régulièrement produit par des algues ou d'autres plantes.
«Donc, si nous trouvons une bonne planète cible, et que vous pourriez détecter ces molécules de dimère - ce qui pourrait être possible dans les 10 à 15 prochaines années - cela vous dirait non seulement quelque chose sur la pression, mais vous dira en fait qu'il y a de la vie sur cette planète », A déclaré Misra dans un communiqué de presse.
L'article a été publié dans le numéro de février d'Astrobiology et est disponible en téléchargement ici.
