Pour la première fois, une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a développé un outil de simulation permettant de modéliser la formation et le comportement des vagues sur d’autres planètes du Système solaire, ainsi que sur certaines exoplanètes. Baptisé PlanetWaves, ce modèle s’appuie sur les lois physiques universelles pour étudier des environnements radicalement différents de celui de la Terre.
Selon Futura Sciences, cette innovation ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre l’évolution des surfaces liquides dans des conditions extrêmes. Les chercheurs ont appliqué leur outil à des astres comme Mars, Titan, et même à des planètes situées en dehors de notre système stellaire.
Ce qu'il faut retenir
- Un outil de simulation, PlanetWaves, a été développé par des chercheurs du MIT pour modéliser les vagues sur d’autres planètes et exoplanètes.
- Sur Mars, des vagues auraient pu se former dans d’anciens lacs, comme celui du cratère Jezero, mais leur taille serait restée modeste en raison d’une faible pression atmosphérique.
- Sur Titan, les vagues de méthane pourraient atteindre jusqu’à 3 mètres de hauteur, bien que se propageant très lentement, en raison d’une gravité réduite.
- Sur des exoplanètes comme Kepler-1649-b ou 55 Cancri-e, les seuils de formation des vagues varient considérablement, allant de 2,7 m/s à plus de 37 m/s pour les océans de lave.
Un modèle basé sur les lois physiques universelles
Contrairement aux modèles existants, tous conçus à partir d’observations terrestres, PlanetWaves repose sur des principes physiques applicables à n’importe quel astre doté de vents et de masses liquides. Comme l’explique l’étude publiée dans la revue « Modeling Wind-Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets », ce nouvel outil permet d’étudier des environnements radicalement différents, où la gravité, la pression atmosphérique et la composition des liquides jouent un rôle clé dans la formation des vagues.
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Chaque astre où soufflent des vents et où des masses liquides sont présentes peut produire des vagues, dont la formation et la propagation dépendent de la gravité et de la pression atmosphérique», précise l’un des auteurs de l’étude. Cette approche permet d’envisager des scénarios variés, allant des océans de méthane de Titan aux mers disparues de Mars, en passant par les océans de lave des exoplanètes.
Des vagues martiennes disparues, mais pas oubliées
Bien que Mars ne dispose plus aujourd’hui de conditions permettant de maintenir durablement de l’eau liquide à sa surface, ses reliefs conservent les traces d’anciens lacs, de deltas et de rivières. Parmi les sites les plus étudiés figure le cratère Jezero, actuellement exploré par le rover Perseverance de la Nasa. Selon les simulations de PlanetWaves, des vagues auraient pu s’y former sous l’effet de vents soufflant à seulement 1,2 à 1,7 mètre par seconde.
Cependant, ces vagues seraient restées de taille modeste en raison de la faible pression atmosphérique martienne, environ 100 fois inférieure à celle de la Terre. À mesure que la Planète rouge perdait son enveloppe gazeuse, les ondulations de ses anciens lacs se seraient progressivement affaiblies, jusqu’à disparaître totalement. Ces résultats pourraient aider à reconstituer l’histoire hydrologique de Mars et à mieux comprendre son évolution climatique.
Titan, un monde de méthane aux vagues géantes et lentes
Titan, la plus grande lune de Saturne, est le seul astre du Système solaire, avec la Terre, à posséder des masses liquides stables en surface. Ces lacs et mers sont composés de méthane, d’éthane et d’azote, dans un environnement glacé à -180 °C. Grâce à PlanetWaves, les chercheurs ont estimé que des vagues pourraient s’y former sous l’effet de vents extrêmement faibles, de l’ordre de 0,5 à 0,6 mètre par seconde.
En raison de la faible gravité de Titan, environ sept fois moindre que celle de la Terre, ces vagues pourraient atteindre une hauteur moyenne de trois mètres. Leur propagation, en revanche, serait bien plus lente que sur notre planète. Ces caractéristiques en font un environnement unique pour étudier les dynamiques des fluides dans des conditions extrêmes.
Des océans de lave aux vagues déchaînées : le cas des exoplanètes
Les chercheurs du MIT ont également étendu leurs simulations à trois exoplanètes aux environnements radicalement différents. Sur Kepler-1649-b, une planète tellurique orbitant autour d’une naine rouge à 300 années-lumière de la Terre, les vagues nécessiteraient des vents d’au moins 5,3 mètres par seconde pour se former. En revanche, sur LHS 1140-b, une exoplanète rocheuse massive située à 40 années-lumière, le seuil serait plus bas, autour de 2,7 mètres par seconde, mais les vagues resteraient de petite taille en raison d’une gravité plus élevée.
Enfin, sur 55 Cancri-e, une super-terre extrêmement chaude en raison de sa proximité avec son étoile, les océans de lave qui recouvrent sa surface ne produiraient des vagues qu’avec des vents dépassant 37 mètres par seconde. Ces résultats illustrent la diversité des phénomènes océaniques dans l’Univers et soulignent l’importance de modéliser ces environnements pour mieux comprendre leur habitabilité potentielle.
Cette avancée ouvre également la voie à des études plus poussées sur l’habitabilité des exoplanètes, en évaluant si des conditions océaniques stables pourraient exister ailleurs dans l’Univers. Les prochaines années devraient voir se multiplier les missions dédiées à l’exploration des mondes océaniques, qu’ils soient glacés ou volcaniques.
Sur Titan, les vagues seraient composées de méthane et d’éthane, et non d’eau, en raison des températures extrêmes. Leur hauteur pourrait atteindre trois mètres, mais leur propagation serait beaucoup plus lente, en raison d’une gravité sept fois inférieure à celle de la Terre. De plus, ces vagues se formeraient sous l’effet de vents extrêmement faibles, de l’ordre de 0,5 à 0,6 m/s.
