Ce qui est amusant dans la découverte de Proxima b – la planète la plus proche de notre système solaire, qui est également rocheuse, de la taille de la Terre et potentiellement habitable – c’est que personne ne l’a vue.
Les astronomes savent qu’elle existe parce qu’ils ont vu sa gravité tirer sur Proxima Centauri, l’étoile naine rouge autour de laquelle elle gravite, et la secouer. Mais aucun télescope dans l’espace ou au sol, ni aucun autre en cours de planification, ne peut photographier directement Proxima b.
Elle est très éloignée, à 4,2 années-lumière de nous. De plus, son “année” ne dure que 11,2 jours – une orbite trop étroite pour distinguer une planète dans l’éclat aveuglant d’une étoile.
Cependant, une photographie n’est pas nécessaire pour poser la question la plus importante sur Proxima b, un monde que Scientific American a considéré (avec optimisme) comme la Lune ? “La Terre d’à côté” : a-t-elle une atmosphère, ou est-ce un désert aride et sans air comme Proxima b ?
Deux chercheurs de Harvard pensent que le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, dont le lancement est prévu en 2018, pourrait faire le travail en un temps record, et en se contentant d’échantillonner la lumière du système stellaire.
“Avec la lumière que nous détectons, nous pouvons demander si ce monde ressemble à un rocher nu. Si ce n’est pas le cas, il pourrait y avoir une atmosphère, et peut-être aussi un océan, ce qui est nécessaire à la vie”, explique M. Loeb, qui a coécrit une étude pré-imprimée sur arXiv.org avec Laura Kreidberg, une astronome de Harvard qui étudie les atmosphères des exoplanètes.
Comment renifler l’atmosphère de Proxima b ?
Représentation artistique de Proxima b. Crédit : The Planetary Habitability Laboratory
Proxima b orbite autour de Proxima Centauri dans une zone habitable de type Boucle d’Or, où la force de la lumière est juste suffisante pour faire fondre l’eau.
Cependant, sa proximité avec l’étoile – à seulement 4 millions de miles, soit environ 17 fois la distance entre la Terre et la Lune – a une conséquence inquiétante.
Les astronomes pensent que Proxima b est verrouillée de manière tidale comme la Lune, dont un côté est toujours tourné vers la Terre. Mais au lieu de faire toujours face à la Terre, un côté de Proxima b fait toujours face à son étoile : inondé par la lumière du jour permanente, l’autre côté est piégé dans une nuit froide sans fin.
Si Proxima b a une atmosphère, dit Loeb, non seulement elle ferait circuler la chaleur du côté jour vers le côté nuit, mais elle empêcherait aussi l’eau de la planète de bouillir dans l’espace.
À quoi pourrait ressembler une Proxima b habitable verrouillée par les marées, également appelée “Terre globe oculaire”. Un anneau d’habitabilité pourrait exister entre les côtés jour et nuit. Crédit : Beau.TheConsortium/Wikia (CC-BY-SA)
“Nous nous sommes essentiellement demandés : “à quoi ressemblerait une Terre verrouillée de manière tidale si on la plaçait juste à côté de Proxima du Centaure ?””, a-t-il déclaré. “Les nuages, le vent et l’eau rendent cette question compliquée”, a-t-il ajouté, mais il a précisé que vous pourriez au moins savoir s’il s’agit d’une roche nue ou si la chaleur circule grâce à l’air.
“Sur Terre, au moins un tiers de la chaleur est redistribuée par l’océan et l’atmosphère”, a déclaré Loeb.
Il pense que l’astuce pour exclure une atmosphère est de se concentrer sur la lumière infrarouge – la même “couleur” de lumière chaude et invisible que notre corps émet constamment.
Lorsqu’une planète rocheuse est réchauffée par une étoile, elle absorbe la lumière solaire et la réémet sous forme de lumière infrarouge. Cependant, les planètes rocheuses émettent un type de lumière infrarouge différent de celui émis par des étoiles comme Proxima Centauri.
Et il se trouve que le télescope spatial James Webb de la NASA est spécialement conçu pour observer la lumière infrarouge.
Ainsi, au lieu d’essayer de trouver une minuscule planète dans un flot de lumière visible, le JWST pourrait n’avoir qu’à chasser des longueurs d’onde spécifiques de la lumière infrarouge.
“Lorsque nous regardons la Lune, elle présente différentes phases éclairées par le Soleil. Si vous imaginez une planète tournant autour de l’étoile, nous verrions différentes phases de la planète”, a déclaré Loeb.
“Devant l’étoile, nous verrions son côté jour. Devant l’étoile, nous verrions son côté sombre. Comme Proxima b se déplace autour de l’étoile pendant 11,2 jours… nous verrions la température ou la ‘couleur’ de la planète changer avec le temps.”
Si l’observation hypothétique de Loeb et Kreidberg révèle que la face sombre de Proxima b n’est pas aussi froide qu’elle devrait l’être, cela signifierait qu’une atmosphère pourrait étreindre la planète – et redistribuer la chaleur vers la face nocturne.
Si ce n’est pas le cas, Proxima b pourrait être un rocher nu et sans vie.
Quels que soient les résultats, ils seront cruciaux : les étoiles naines rouges sont quatre fois plus nombreuses que tous les autres types d’étoiles dans notre galaxie, la Voie lactée, et des situations comme celle-ci doivent être courantes”, déclare Loeb. “Si vous tournez une pierre et trouvez un insecte, il doit y en avoir d’autres autour”
“Ce n’est pas quelque chose que nous pouvons garantir”
Les miroirs plaqués or du télescope spatial James Webb subissent un test cryogénique. Crédit : Ball Aerospace
Bien que les recherches de Loeb et Kreidberg n’aient pas encore été évaluées par des pairs, deux scientifiques de premier plan que nous avons contactés ont déclaré qu’il s’agissait d’un “travail très prometteur”, d’une “bonne étude” et de “la meilleure proposition sur la table jusqu’à présent” – malgré un certain nombre d’incertitudes et de blocages.
“Nous avons passé des décennies à essayer de comprendre l’atmosphère de notre propre monde, en termes de réchauffement global et de changement climatique. Et maintenant, nous parlons d’étudier un monde étranger”, a déclaré M. Turner, qui a travaillé avec au moins sept grands observatoires, dont le télescope spatial Hubble.
“Mais l’idée de base semble être bonne”
Selon lui, le plus gros hic avec la méthode de Loeb et Kreidberg est que nous ne connaissons pas encore l’inclinaison ou ” tilt ” de l’orbite de Proxima b autour de son étoile.
“Cela suppose que nous ne regardons pas la planète d’en haut”, a déclaré Turner. Si c’est le cas – et que nous ne pouvons voir que son pôle nord ou son pôle sud – le JWST n’obtiendrait pas de vues claires de jour et de nuit, ni les éléments nécessaires pour prouver l’existence d’une atmosphère. “C’est statistiquement improbable, mais possible”
Et même si la méthode fonctionne, M. Turner a fait remarquer qu’elle ne permettrait pas d’en savoir beaucoup plus sur l’atmosphère. La planète pourrait être douillette comme la Terre, ou un enfer brûlant comme Vénus (dont l’ atmosphère est 90 fois plus épaisse) – et personne n’en saurait rien.
Mark Clampin, spécialiste des exoplanètes à la NASA et responsable scientifique du projet JWST, a déclaré que l’idée était “passionnante”, mais a souligné que la NASA devait d’abord faire décoller le télescope de la taille d’un court de tennis.
Néanmoins, M. Clampin a déclaré qu’il était “prêt à tirer sur Proxima b avec le JWST” et que c’était désormais la “cible numéro un” de l’observatoire.
Turner et Loeb ont tous deux déclaré que le calendrier est également une préoccupation légitime, étant donné les années de retard du JWST – le télescope était initialement censé être lancé en 2011.
Un laser sur le Thirty Metre Telescope. Crédit : TMT
Si le projet subit de nouveaux retards, des télescopes géants comme le European Extremely Large Telescope ou le Thirty Metre Telescope pourraient prendre le relais.
Mais aucun observatoire aussi colossal n’est prévu pour les dix prochaines années, à quelques années près.
“Le JWST pourrait nous donner quelque chose à mâcher pendant une décennie, jusqu’à ce que ces télescopes soient en ligne”, a déclaré Loeb.
L’obsession de Loeb pour Proxima b – et la présence de son atmosphère – va bien au-delà de la simple curiosité scientifique.
“J’essaie d’encourager mes amis à acheter une propriété sur Proxima b”, a déclaré Loeb en plaisantant. “Soit nous détruisons notre propre planète, soit une catastrophe naturelle comme un astéroïde le fera. Et si cela ne [nous] tue pas, le Soleil qui nous réchauffe trop le fera.”
Avec l’aide du milliardaire russe Yuri Milner, il travaille sur Breakthrough Starshot, un projet qui espère propulser par laser des “nanocartes” vers le système stellaire de Proxima du Centaure au cours des 20 à 30 prochaines années.
Une illustration du télescope spatial James Webb de la NASA. Crédit : NASA