En 2025, cela a fait 30 ans que les Suisses Michel Mayor et Didier Queloz ont découvert la première exoplanète autour d'une étoile sur la séquence principale. Pour cet anniversaire, Futura vous avait parlé des campagnes d'observation à leur sujet dans l'Antarctique et dans le cadre du projet Astep (Antarctic Search for Transiting Extrasolar Planets).

Même après toutes ces années, nous n'en sommes encore qu'au début de l'exploration du monde des exoplanètes, bien que 8 039 d'entre elles soient connues de la noosphère dans la Voie lactée ce 15 mars 2026, comme on peut s'en convaincre en consultant le célèbre site de l'Encyclopédie des planètes extrasolaires, fondé en 1995 par l'astronome Jean Schneider de l'observatoire de Paris.

En 1995, la détection d’une exoplanète, une planète en orbite autour d’un autre Soleil, ouvre le rêve d’autres mondes à l’Univers tout entier. Combien sommes-nous de planètes habitables, voire habitées dans notre Galaxie : des milliards ou une seule ? De nouvelles techniques d’observation depuis l’espace améliorent la sensibilité. Avec le télescope spatial Kepler, le nombre d’exoplanètes explose. En 2018, on en dénombrait près de 4 000. Partez à la découverte des exoplanètes à travers notre websérie en neuf épisodes. Une vidéo à retrouver chaque semaine sur notre chaîne YouTube. Une playlist proposée par le CEA et l’Université Paris-Saclay dans le cadre du projet de recherche européen H2020 Exoplanets-A. © CEA Recherche

Ce monde des exoplanètes est très divers, comme le montre une fois de plus une étude menée par des astronomes de l'Université d'Oxford, publiée dans la revue Nature Astronomy et dont une version en accès libre se trouve aussi sur arXiv. Les planétologues y expliquent qu'ils ont identifié un nouveau type de planète extrasolaire, à savoir une planète renfermant d'importantes quantités de soufre au sein d'un océan de magma permanent.

Un système d'exoplanètes rocheuses

Il leur a fallu pour cela mobiliser du temps d'observation du télescope spatial James-Webb (JWST), ainsi que du temps d'autres observatoires terrestres. Au final, tous ces travaux remettent sur le devant de la scène un système d'exoplanètes qui a déjà beaucoup fait parler de lui, système d'exoplanètes qui n'est pas très loin du Soleil puisqu'il se trouve en orbite autour d'une naine rouge, à seulement 35 années-lumière du Système solaire.

Une équipe d'astronomes avait déjà utilisé le Very Large Telescope de l'ESO au Chili pour jeter une nouvelle lumière sur le système planétaire autour de l'étoile appelée L 98-59. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © ESO

L 98-59 est le nom de la naine rouge située dans la constellation australe du Poisson volant. Elle possède un système planétaire plus compact que celui du Soleil, comme le montre la vidéo ci-dessus. Les mesures par la méthode des vitesses radiales ont confirmé la présence des trois exoplanètes telluriques détectées par le satellite Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la Nasa, ainsi que l'existence de la moins massive des planètes rocheuses connues, dont la masse a jamais été mesurée à l'aide de cette méthode. C'est la plus proche de son étoile et on la nomme donc en toute logique L 98-59 b. Les astronomes estiment qu'elle possède la moitié de la masse de Vénus. Comme L 98-59 c, elle est probablement trop chaude pour abriter de l'eau liquide à sa surface.

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Le cas de L 98-59 d était différent. L'estimation de sa densité laissait penser qu'il pourrait s'agir d'une planète océan avec une masse constituée à 30 % d'eau. Mais comme L 98-59 b et L 98-59 c, nous n'avions initialement pas d'information sur l'existence ou non d'une atmosphère, ainsi que sa nature.

L 98-59 d se trouve dans la zone d'habitabilité. Mais rien ne prouvait en l'état qu'elle soit habitable avec de l'eau liquide en abondance. Tout dépend de la quantité d'eau qu'elle a héritée lors de sa formation et de sa conservation ultérieure, malgré les colères de sa naine rouge pouvant éroder une atmosphère.

Les méthodes de détection des exoplanètes se sont largement diversifiées depuis les années 1990. Elles peuvent se classer en deux grandes catégories, les méthodes directes et les méthodes indirectes. Les trois méthodes principales sont la méthode directe d’imagerie, la méthode indirecte du transit et la méthode indirecte de la vitesse radiale. © CEA Recherche

Une super-Terre sulfureuse et inédite

Comme l'explique un communiqué de l'Université d'Oxford, on ne savait donc pas jusqu'à présent si L 98-59 d, qui fait cependant clairement partie des super-Terre avec une taille d'environ 1,6 fois celle de la Terre et bien qu'elle soit moins dense, était une naine gazeuse rocheuse dotée d'une atmosphère d'hydrogène ou une planète riche en eau composée d'océans profonds et de glace.

On pense désormais qu'elle possède bien une atmosphère. L'ensemble des données collectées concernant L 98-59 d, notamment des observations du JWST réalisées en 2024 qui ont révélé la présence de dioxyde de soufre dans sa haute atmosphère, a servi à nourrir des simulations numériques menées par une équipe de chercheurs des universités d'Oxford, de Groningue, de Leeds et de l'ETH Zurich.

La modélisation de l'exoplanète qui en a résulté suggère maintenant que L 98-59 d possède un manteau composé de silicate fondu avec un océan de magma global s'étendant sur des milliers de kilomètres en profondeur. Depuis des milliards d'années, des interactions entre cet océan et son atmosphère auraient maintenu celle-ci, malgré le rayonnement X délétère de l'étoile L 98-59.

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Elle apparaît comme composée largement d'hydrogène contenant des gaz soufrés tels que le sulfure d'hydrogène (H₂S), explique le communiqué de l'Université, dans lequel Harrison Nicholls, auteur principal de l'étude, a déclaré : « Cette découverte suggère que les catégories actuellement utilisées par les astronomes pour décrire les petites planètes sont peut-être trop simplistes. Bien que cette planète en fusion soit peu susceptible d'abriter la vie, elle illustre la grande diversité des mondes qui existent au-delà du Système solaire. On peut alors se demander : quels autres types de planètes restent à découvrir ? ».

Un laboratoire pour comprendre la Terre de l'Hadéen

Son collègue et co-auteur de l'étude, Raymond Pierrehumbert, ajoute : « Ce qui est passionnant, c'est que nous pouvons utiliser des modèles informatiques pour dévoiler l'intérieur caché d'une planète que nous ne visiterons jamais. Bien que les astronomes ne puissent mesurer la taille, la masse et la composition atmosphérique d'une planète qu'à distance, cette recherche montre qu'il est possible de reconstituer le passé lointain de ces mondes extraterrestres et de découvrir des types de planètes sans équivalent dans notre Système solaire ».

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Les simulations ne font pas que décrire l'état actuel de l'exoplanète qui posséderait donc un océan de magma global depuis des milliards d'années, elles suggèrent également son passé qui aurait probablement été celui d'une planète de type mini-Neptune, plus grande, qui s'est progressivement contractée en se refroidissant et en perdant une partie de son atmosphère.

Ce qui est intéressant avec une exoplanète aussi proche, c'est que son océan de magma doit ressembler à celui que la Terre possédait à sa naissance, ce qui ferait de L 98-59 d un laboratoire de la physique des océans de magma, pouvant nous éclairer sur l'histoire primordiale de notre Planète miracle.