Lorsque Isaac Newton a formulé sa théorie de la gravitation et effectué quelques calculs avec, il a montré que la physique des astres était compréhensible avec la physique terrestre, ouvrant la voie à l'idée de lois universelles. Deux siècles après lui, on a montré que ces lois s'appliquaient aussi aux systèmes binaires d'étoiles.

Même si nous avons quelques doutes aujourd'hui quant à la validité de la physique de Newton à l'échelle des galaxies, comme le postule la théorie Mond, dans la majorité des cas - concernant les étoiles de la Voie lactée au moins - nous n'avons pas de raison de douter que les lois de la mécanique céleste de Newton s'appliquent aussi aux exoplanètes, générant des phénomènes similaires à ceux que l'on observe dans le Système solaire.

On sait bien que les marées sur Terre sont des ondes périodiques dans les océans, pilotées par l'attraction gravitationnelle conjuguée du Soleil et de la Lune. Les forces de marée opèrent aussi sur les lunes des planètes géantes et on sait bien également que les forces de marée de Jupiter sont à l'origine du volcanisme spectaculaire de sa lune, Io.

La scène mythique de la vague de marée sur l'exoplanète Miller dans Interstellar. © Paramount Pictures

Des marées universelles

Or, depuis que le monde des exoplanètes s'est ouvert en 1995 à la noosphère, nous savons également qu'il existe des planètes de grande masse, orbitant très proches de leur soleil. Elles doivent subir des forces de marée importantes. On peut alors imaginer des ondes de marée bien plus importantes que dans le cas de la Terre avec des sortes de tsunamis spectaculaires pouvant atteindre 100 mètres de hauteur.

On peut se faire une idée de ce à quoi ces marées ressembleraient pour un astronaute du futur à la surface de certaines exoterres avec une scène mythique montrant une telle onde de marée fantastique sur la planète Miller dans le film Interstellar, même si les forces de marée y sont produites en raison de la proximité à un trou noir supermassif.

La réalité serait encore plus extraordinaire que dans le film de Nolan si l'on en croit un article récemment déposé sur arXiv et que l'on doit au travail conjoint de Mohammad Farhat, planétologue à l'Université de Californie (UC) Berkeley, et son collègue Eugene Chiang de l'UC Berkeley.

En effet, les deux hommes ont fait des simulations concernant une exoplanète bien connue, qui au cours des ans a donné lieu à de multiples interprétations quant à sa nature et aux phénomènes s'y déroulant. Il s'agit de la super-Terre 55 Cancri e, qui boucle son orbite autour de son étoile hôte, 55 Cancri A, en 18 heures environ.

Geoff Mackley, au Vanuatu, a descendu 500 mètres à la verticale dans le volcan Marum sur l'île d'Ambrym jusqu'au bord d'un immense lac de lave en ébullition violente – en direct par téléphone satellite le 20 septembre 2010. © geoffmackley

Des vagues de magma monumentales

Or, si 55 Cancri B, l'autre composante d'un système binaire, est une naine rouge, 55 Cancri A est, elle, une étoile de type solaire, une naine jaune de type G8. Il n'est pas difficile d'en déduire que la surface de la super-Terre doit être surchauffée. Certaines estimations donnent une température de surface moyenne de plus de 2 000 °C. Clairement, elle devrait posséder un océan de magma global, une version monumentale des lacs de lave connus sur Terre, comme ceux du Marum et du Nyiragongo !

Les calculs des deux planétologies viennent de montrer que cet océan pourrait bien être parcouru par des vagues de lave qui pourraient atteindre plusieurs centaines de mètres de hauteur et se propager à la vitesse d'un sprinter !

Toutefois, dans le cas de 55 Cancri e, les ondes de marée ne seraient pas produites par une combinaison de l'attraction d'une lune et de la rotation de l'exoplanète, mais par de légères modifications périodiques des forces de marée produites par l'étoile 55 Cancri A en raison de l'orbite elliptique de la super-Terre. Le champ de gravité de l'étoile n'est en effet par le même sur les points d'une orbite significativement elliptique, contrairement au cas d'une orbite très proche d'un cercle.

Le scientifique Dario Tedesco et son équipe s'aventurent sur le mont Nyiragongo, en Afrique de l'Est. Au cours de cette mission périlleuse et quasi impossible, ils tentent de prélever un échantillon de lave fraîche afin d'étudier les secrets du volcan. 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 ». © BBC Earth Science