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Les volcans pourraient illuminer le ciel nocturne de cette planète.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’avaient trouvé aucune preuve d’une activité tectonique globale sur des planètes extérieures à notre système solaire. Sous la direction de l’Université de Berne et du Pôle de recherche national (PRN) PlanetS, les scientifiques ont maintenant découvert que la matière à l’intérieur de la planète LHS 3844b s’écoule d’un hémisphère à l’autre et pourrait être responsable de nombreuses éruptions volcaniques sur un côté de la planète.

Cette illustration d’artiste représente la dynamique intérieure possible de l’exoplanète super-Terre LHS 3844b. La propriété de la planète et la forte irradiation de l’étoile pourraient conduire à un régime tectonique hémisphérique. Illustration : Thibaut Roger

Sur Terre, la tectonique des plaques n’est pas seulement responsable de la formation des montagnes et des tremblements de terre. Elle est également un élément essentiel du cycle qui amène les matériaux de l’intérieur de la planète vers la surface et l’atmosphère, puis les ramène sous la croûte terrestre. La tectonique a donc une influence vitale sur les conditions qui rendent la Terre habitable.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’avaient trouvé aucune preuve d’une activité tectonique globale sur des planètes situées en dehors de notre système solaire. Une équipe de chercheurs dirigée par Tobias Meier du Centre de l’espace et de l’habitabilité (CSH) de l’Université de Berne et avec la participation de l’ETH Zurich, de l’Université d’Oxford et du Pôle de recherche national NCCR PlanetS a maintenant trouvé des preuves des schémas d’écoulement à l’intérieur d’une planète, située à 45 années-lumière de la Terre : LHS 3844b. Leurs résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

Un contraste extrême et aucune atmosphère

Tobias G. Meier Center for Space and Habitability (CSH) and NCCR PlanetS, University of Bern © University of Bern

“L’observation des signes d’activité tectonique est très difficile, car ils sont généralement cachés sous une atmosphère”, explique Tobias Meier. Cependant, des résultats récents suggèrent que LHS 3844b n’a probablement pas d’atmosphère. Légèrement plus grande que la Terre et probablement aussi rocheuse, elle tourne autour de son étoile de façon si proche qu’une face de la planète est constamment en lumière du jour et l’autre en nuit permanente, tout comme la Lune dont la même face est toujours tournée vers la Terre. En l’absence d’atmosphère pour la protéger du rayonnement intense, la surface de la planète devient extrêmement chaude : la température peut atteindre 800°C sur la face diurne. La face nocturne, par contre, est glaciale. Les températures peuvent y descendre en dessous de moins 250°C. “Nous pensions que ce fort contraste de température pouvait affecter le flux de matière à l’intérieur de la planète”, se souvient Meier.

Pour tester leur théorie, l’équipe a effectué des simulations informatiques avec différents niveaux de matériaux et de sources de chaleur internes, comme la chaleur du noyau de la planète et la désintégration d’éléments radioactifs. Les simulations incluaient le grand contraste de température à la surface imposé par l’étoile hôte.

Flux à l’intérieur de la planète d’un hémisphère à l’autre

Dr. Dan J. Bower
Center for Space and Habitability (CSH) and NCCR PlanetS, University of Bern
© University of Bern

“La plupart des simulations ont montré qu’il y avait seulement un flux ascendant d’un côté de la planète et un flux descendant de l’autre. La matière s’écoulait donc d’un hémisphère à l’autre”, explique Tobias Meier. Étonnamment, la direction n’était pas toujours la même. “Si l’on se base sur ce à quoi nous sommes habitués sur Terre, on s’attendrait à ce que la matière du côté chaud de la journée soit plus légère et s’écoule donc vers le haut et vice versa”, explique le co-auteur Dan Bower de l’Université de Berne et du PRN PlanetS. Pourtant, certaines des simulations des équipes ont également montré le sens inverse de l’écoulement. “Ce résultat initialement contre-intuitif est dû au changement de viscosité avec la température : les matériaux froids sont plus rigides et ne veulent donc pas se plier, se briser ou se déverser à l’intérieur. En revanche, les matériaux chauds sont moins visqueux (même les roches solides deviennent plus mobiles lorsqu’elles sont chauffées) et peuvent facilement s’écouler vers l’intérieur de la planète”, explique Dan Bower. Quoi qu’il en soit, ces résultats montrent comment la surface et l’intérieur d’une planète peuvent échanger des matériaux dans des conditions très différentes de celles de la Terre.

Un hémisphère volcanique

Un tel flux de matière pourrait avoir des conséquences étranges. “Quel que soit le côté de la planète où la matière s’écoule vers le haut, on pourrait s’attendre à une grande quantité de volcanisme sur ce côté”, souligne Dan Bower.  Il poursuit : “Sur Terre, des flux ascendants profonds similaires stimulent l’activité volcanique à Hawaï et en Islande”.  On pourrait donc imaginer un hémisphère avec d’innombrables volcans, un hémisphère volcanique pour ainsi dire, et un autre avec presque aucun.

“Nos simulations montrent comment de tels schémas pourraient se manifester, mais il faudrait des observations plus détaillées pour les vérifier. Par exemple, avec une carte à plus haute résolution de la température de surface qui pourrait indiquer un dégazage accru dû au volcanisme, ou avec la détection de gaz volcaniques. C’est une chose que les futures recherches pourraient nous aider à comprendre”, conclut Tobias Meier.

Publication detail:
T.G. Meier et al.: Hemispheric Tectonics on LHS 3844b, The Astrophysical Journal Letters
DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abe400

Categories: News

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