Astronomie

Le Webb détecte du CO2 et du méthane sur une exoplanète

Publié le 13 septembre 2023

À 120 années-lumière de nous, l’exoplanète K2-18b orbite dans la zone dite habitable de son étoile. Le télescope spatial Webb a détecté du CO2 et du méthane dans son atmosphère ainsi que la possible présence d’une autre molécule liée au vivant.

De 2009 à 2018, le télescope spatial Kepler de la NASA a été l’un des plus grands «chasseurs» d’exoplanètes, des mondes qui orbitent autour d’autres étoiles que la nôtre. C’est avec cet observatoire que K2-18b a été découverte en 2015 à 120 années-lumière de nous. Récemment, le télescope spatial James Webb qui associe la NASA, l’Agence Spatiale Européenne et l’agence Spatiale Canadienne, a été utilisé afin de caractériser plus avant ce mode lointain.

Une planète hycéanique

Il faut comprendre que le Webb ne recherche pas directement des exoplanètes, car son champ étroit n’est pas adapté à ce type d’observation. En revanche, les astronomes peuvent proposer de mettre à profit ses performances inégalées en infrarouge (miroir de 6,5 m et des instruments de pointe) dans le but de déterminer la composition de l’atmosphère de ces mondes souvent différents de ceux de notre Système solaire.
K2-18b est ce qu’on appelle une planète hycéanique, c’est-à-dire un monde océan, car probablement recouvert intégralement d’eau. Cette exoplanète s’avère aussi 8,6 fois plus massive que la Terre avec un diamètre 2,6 fois plus grand. Une étude dirigée par l’astronome Nikku Madhusudhan de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) a consisté à utiliser les spectromètres NIRISS et NIRSpec du Webb alors que le monde océan passait devant son étoile. Ainsi, la lumière (préalablement caractérisée) de la naine rouge a été altérée en traversant l’atmosphère de l’exoplanète, révélant la composition de cette dernière.

Illustration de K2-18b, une planète océan (ou hycéanique) 2,6 fois plus large que la Terre et qui orbite dans la zone habitable d’une étoile de type naine rouge. Le Webb ne peut bien évidemment pas obtenir de telles vues d’un monde aussi lointain et c’est pourquoi il est fait appel à des artistes afin de réaliser une telle image afin d’illustrer les communiqués scientifiques.
© NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Science: N. Madhusudhan (Cambridge University)

Spectre de l’atmosphère de l’exoplanète K2-18b obtenu avec les spectromètres NIRISS (Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph) et NIRSpec (Near-InfraRed Spectrograph) du télescope spatial James Webb. On y note la signature du CO2 et du méthane et possiblement celle du sulfure de diméthyle.
© NASA, CSA, ESA, R. Crawford (STScI), J. Olmsted (STScI), Science: N. Madhusudhan (Cambridge University)

La piste du sulfure de diméthyle

L’analyse des données récoltées par les spectromètres NIRISS et NIRSpec du Webb montre la signature du CO2 (dioxyde de carbone) et du méthane au sein d’une atmosphère très riche en hydrogène. La non-détection d’ammonium plaide pour un monde océan plutôt que d’autres possibilités. En plus du CO2 et du méthane, l’équipe de Nikku Madhusudhan note une éventuelle détection de sulfure de diméthyle, une molécule considérée comme un biomarqueur, autrement dit un indice de présence du vivant. Les communiqués de la NASA et de l’ESA précisent d’ailleurs à propos du sulfure de diméthyle que «sur Terre, il n’est produit que par la vie», citant l’exemple du phytoplancton.
Les scientifiques à la tête de cette découverte, ainsi que les agences partenaires du Webb, soulignent cependant qu’il s’agit là d’une «possible détection» et que la présence de sulfure de diméthyle exige des vérifications. L’équipe de l’université de Cambridge compte utiliser la section spectrographe de l’instrument MIRI du Webb pour valider son hypothèse.