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K2-18b : Quels secrets inconnus sont cachés dans l'atmosphère d'hydrogène de cette planète extraterrestre
K2-18b est une exoplanète en orbite autour de l'étoile naine rouge K2-18, à environ 124 années-lumière de la Terre. La planète est classée comme étant de taille inférieure à Neptune, avec un rayon d'environ 2,6 fois celui de la Terre et orbite dans la zone habitable de son étoile mère sur une période de 33 jours. Cela signifie qu’elle reçoit autant de lumière stellaire que la Terre. La planète a été découverte pour la première fois avec le télescope spatial Kepler, puis observée par le télescope spatial James Webb (JWST) pour étudier son atmosphère.
En 2019, des scientifiques ont signalé pour la première fois la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère de K2-18b, une découverte qui a suscité une grande attention.
En 2023, JWST a détecté du dioxyde de carbone et du méthane dans l'atmosphère de K2-18b. Différentes interprétations de ces données suggèrent que K2-18b pourrait être une planète aqueuse avec une atmosphère riche en hydrogène, ou une mini-Neptune riche en gaz. Quoi qu’il en soit, K2-18b est davantage une imitation de Neptune ou d’Uranus que des conditions habitables sur Terre. Cela a suscité de nombreuses discussions sur son habitabilité potentielle.
Caractéristiques des K2-18
K2-18 est une étoile naine M située dans la constellation du Lion avec une température de seulement 3 457 K et un rayon de seulement 45 % du Soleil. L'étoile a environ 2,4 milliards d'années et présente une activité stellaire modérée. L'étoile héberge également une planète sur l'orbite de K2-18b, K2-18c, qui peut interagir avec K2-18b via les effets de marée.
Propriétés physiques du K2-18b
K2-18b a un rayon de 2,610±0,087 R🜨 et une masse de 8,63±1,35 ME. La densité de la planète suggère qu'elle pourrait avoir une enveloppe externe riche en hydrogène, éventuellement un noyau rocheux et une enveloppe épaisse, ou avoir une composition semblable à celle de Neptune. De telles planètes de taille moyenne sont étonnamment rares et forment ce qu'on appelle une vallée de rayon. La planète a peut-être mis des millions d’années à se former, mais il est peu probable que son réchauffement par marée ait contribué à ce processus.
Existence possible de l'océan
La question de savoir si de l'eau liquide existe dans K2-18b reste floue. Même si des données antérieures suggéraient que l'eau était dans un état supercritique, les observations de JWST indiquaient l'existence possible d'un océan liquide. Mais il est difficile de le confirmer car l’existence d’un océan ne peut être déduite uniquement de sa masse et de son rayon.
Les chercheurs ont déclaré : Dans l’état supercritique, il n’y a plus de frontière entre le liquide et le gaz, ce qui rend plus difficile la définition de l’existence de l’océan.
Des recherches antérieures pensaient qu'il pourrait y avoir d'autres composants dans l'atmosphère du K2-18b, tels que l'ammoniac, des molécules simplifiées au carbone, etc., mais différents modèles ont des explications différentes pour ces composants, et la communauté scientifique en débat encore.
Atmosphère et climat
Selon les observations du télescope spatial Hubble, K2-18b possède une atmosphère d'hydrogène et il existe encore une certaine incertitude quant à la présence de vapeur d'eau. Les observations du JWST montrent que la concentration de vapeur d'eau dans l'atmosphère est extrêmement faible, inférieure à 0,1 %. De plus, JWST a observé que le méthane et le dioxyde de carbone représentent chacun environ 1 % de l’atmosphère. Les concentrations d'autres oxydes de carbone n'ont pas été déterminées et seules des limites supérieures sont disponibles. L'atmosphère représente jusqu'à 6,2 % de la masse de la planète et sa composition peut être similaire à celle de Neptune ou d'Uranus.
Évolution planétaire
La haute atmosphère de K2-18b sera affectée par le rayonnement à haute énergie de l'étoile mère. Ce rayonnement à haute énergie réchauffera l'atmosphère et formera de l'hydrogène gazeux, ce qui pourrait entraîner une fuite de l'atmosphère. Un tel processus suggère que même si ce processus se poursuit, K2-18b ne perdra peut-être pas complètement son atmosphère au cours de sa vie.
Habitabilité
Cette planète est située dans la zone habitable de son étoile et la quantité de rayonnement stellaire qu'elle reçoit est d'environ 1368+114−107 W/m2, ce qui est similaire à celui de la Terre. Cependant, la manière de confirmer la véritable habitabilité de K2-18b dépendra de la composition de son atmosphère et de l'albédo de ses nuages. Les observations suggèrent que l'atmosphère profonde de la planète pourrait être surchauffée, tandis que les couches riches en eau pourraient être propices au développement de la vie.
Les microbes peuvent survivre dans des environnements riches en hydrogène, ce qui suggère que l'hydrogène ne constitue pas une pierre d'achoppement pour la vie.
K2-18b est certainement un sujet de recherche intéressant. Avec le retour du télescope spatial James Webb dans l’espace, une exploration approfondie de la planète devrait révéler davantage de ses secrets. Alors, cette planète peut-elle vraiment supporter la vie ?
