Des planètes plus petites que Neptune mais plus grandes que la Terre, avec des atmosphères saturées de vapeur d'eau en raison de températures extrêmes, intriguent les astronomes.
Les scientifiques ont conçu un modèle amélioré pour étudier ces mondes dits "de vapeur". Ces planètes, bien qu'inhabitables, offrent des indices précieux sur la formation des exoplanètes. Leur composition riche en eau sous des états exotiques nécessite des simulations avancées. Cette approche permet de mieux cerner les mécanismes planétaires.
Les planètes sub-Neptune sont les plus répandues en dehors de notre Système solaire. Leur proximité avec leur étoile empêche l'eau de rester liquide en surface: l'eau y existe sous forme de vapeur ou d'états supercritiques, ni tout à fait liquide ni gazeux. Ces conditions rendent leur étude peu évidente mais essentielle pour la planétologie.
Le télescope spatial James Webb a confirmé l'existence de ces atmosphères vaporeuses en 2024. La découverte de GJ 9827 d, une planète deux fois plus grande que la Terre, a marqué un tournant. Depuis, plusieurs autres sub-Neptunes ont été identifiées avec des signatures de vapeur d'eau, cela a accéléré le développement de modèles adaptés.
Les précédents modèles s'inspiraient des lunes glacées comme Europe ou Encelade. Cependant, les sub-Neptunes sont beaucoup plus massives et chaudes: leur eau peut atteindre des états supercritiques ou même de la glace superionique. Ces phénomènes sont difficiles à reproduire en laboratoire sur Terre, d'où l'importance des simulations.
La croûte glacée d'Europe, lune de Jupiter, ne sert pas de bon modèle pour les planètes de vapeur.
Crédit: NASA
Le nouveau modèle intègre l'évolution de ces planètes sur des milliards d'années, il ne se contente pas d'une image instantanée mais considère les changements temporels. Cette dynamique aide à prédire comment les propriétés atmosphériques et internes se transforment.
Qu'est-ce que l'eau supercritique ?
L'eau supercritique est un état particulier de la matière qui se forme à haute température et pression. Elle possède des propriétés à la fois liquides et gazeuses, ce qui la rend difficile à étudier. Cet état existe naturellement dans les profondeurs de certaines planètes. Sur Terre, on peut le créer en laboratoire avec des équipements spéciaux. Cependant, les conditions extrêmes des exoplanètes dépassent souvent nos capacités expérimentales.
Dans les mondes de vapeur, l'eau supercritique influence la dynamique atmosphérique. Elle peut transporter la chaleur et les matériaux de manière unique. Les recherches sur cet état pourraient avoir des applications inattendues sur Terre. Par exemple, dans le développement de nouvelles technologies énergétiques ou environnementales.