Le télescope spatial James-Webb (JWST) vient de franchir une nouvelle étape dans l’étude des exoplanètes. Selon Futura Sciences, ses instruments ont permis d’identifier la présence d’eau semi-lourde, ou HDO, dans l’atmosphère de WASP-39 b, une géante gazeuse située à environ 700 années-lumière de la Terre. Cette molécule, qui contient un atome de deutérium à la place d’un hydrogène classique, intéresse particulièrement les scientifiques pour son rôle dans la compréhension de l’histoire des planètes.
Ce qu'il faut retenir
- Une détection inédite : Le JWST a identifié pour la première fois la signature spectrale de l’eau semi-lourde (HDO) dans l’atmosphère d’une exoplanète.
- Une exoplanète déjà connue : WASP-39 b, également surnommée Bocaprins, est une géante gazeuse de type « Jupiter chaud », située dans la constellation de la Vierge.
- Une composition chimique complexe : Outre l’eau semi-lourde, son atmosphère contient de la vapeur d’eau, du monoxyde de carbone, du sodium, du potassium, du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre.
- Un rapport D/H élevé : Le rapport entre le deutérium (D) et l’hydrogène (H) mesuré dans l’atmosphère de WASP-39 b est bien supérieur à celui des géantes gazeuses de notre Système solaire.
- Deux hypothèses pour expliquer ce rapport : La planète aurait pu perdre une grande partie de son eau ordinaire, ou bien elle se serait formée dans une région riche en deutérium avant de migrer vers son étoile.
- Une planète inhabitable : Malgré cette avancée, WASP-39 b, dont la température atteint près de 1 000 °C, reste bien trop chaude pour abriter la vie.
Une exoplanète sous les projecteurs depuis près de dix ans
Découverte en 2011 grâce à la méthode des transits planétaires, WASP-39 b est rapidement devenue un objet d’étude privilégié pour les astronomes. D’une masse comparable à celle de Saturne, elle orbite autour de son étoile à une distance extrêmement proche : seulement 0,0486 unité astronomique, soit bien moins que la distance entre Mercure et le Soleil. Cette proximité explique sa température élevée et sa rotation synchrone, qui lui fait toujours présenter la même face à son étoile.
Dès 2018, des observations avaient révélé la présence d’une quantité substantielle d’eau dans son atmosphère, trois fois supérieure à celle de Saturne. Cependant, c’est avec l’arrivée du JWST, opérationnel depuis juillet 2022, que les scientifiques ont pu affiner leurs analyses. En mesurant la composition chimique de son atmosphère, le télescope a permis de détecter des molécules comme le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone, jamais observées auparavant dans une exoplanète.
L’eau semi-lourde, une clé pour comprendre l’histoire des exoplanètes
L’eau semi-lourde (HDO) est une molécule où un atome d’hydrogène est remplacé par un deutérium, un isotope de l’hydrogène contenant un neutron supplémentaire. Sur Terre, cette molécule est présente naturellement dans l’eau de mer et a été utilisée historiquement dans des applications nucléaires, notamment pendant la Seconde Guerre mondiale pour la production d’eau lourde. Sa détection dans l’atmosphère de WASP-39 b ouvre de nouvelles perspectives pour les exobiologistes.
Le rapport entre le deutérium et l’hydrogène (D/H) est un traceur précieux pour retracer l’histoire des planètes. Dans le cas de WASP-39 b, ce rapport est bien plus élevé que celui observé dans les géantes gazeuses de notre Système solaire. Deux scénarios principaux pourraient l’expliquer. Le premier suppose que la planète a perdu une grande partie de son eau ordinaire par échappement atmosphérique, l’eau semi-lourde étant moins volatile en raison de sa masse. Le second scénario évoque une migration de WASP-39 b depuis une région plus éloignée de son étoile, riche en matériaux enrichis en deutérium, avant qu’elle ne se rapproche de son astre actuel.
Une avancée majeure pour l’exobiologie
Avec plus de 8 260 exoplanètes répertoriées à ce jour, la détection de l’eau semi-lourde dans l’atmosphère de WASP-39 b marque une étape significative pour l’exobiologie. « Cette détection montre que le JWST est capable de mesurer des rapports isotopiques dans les atmosphères d’exoplanètes, ce qui était auparavant hors de portée », a déclaré un chercheur cité par Futura Sciences. Cette capacité pourrait, à terme, permettre d’évaluer le potentiel d’habitabilité d’autres planètes, même si WASP-39 b elle-même n’est pas concernée en raison de ses conditions extrêmes.
Pour les scientifiques, l’enjeu est désormais de reproduire ces observations sur d’autres exoplanètes, notamment celles situées dans la zone habitable de leur étoile. Le JWST, grâce à sa sensibilité infrarouge, pourrait ainsi devenir un outil indispensable pour étudier la composition des atmosphères et rechercher des signes de vie extraterrestre. Cependant, les chercheurs soulignent que cette avancée ne concerne pas uniquement les exoplanètes potentiellement habitables : elle offre également des indices sur l’évolution des géantes gazeuses et leur migration au sein des systèmes stellaires.
Avec cette détection, le JWST confirme sa place de leader dans l’exploration des atmosphères exoplanétaires, offrant aux chercheurs des outils inédits pour percer les mystères de la formation et de l’évolution des mondes lointains.
L’eau semi-lourde, ou HDO, est une molécule d’eau où un atome d’hydrogène (H) est remplacé par un atome de deutérium (D), un isotope de l’hydrogène contenant un neutron. Cette molécule est présente naturellement dans l’eau de mer sur Terre et a des applications en physique nucléaire.
Le rapport entre le deutérium et l’hydrogène (D/H) fournit des indices sur l’histoire de la planète, notamment sur sa formation et les processus d’échappement atmosphérique. Un rapport élevé peut indiquer une perte importante d’eau ordinaire ou une origine dans une région riche en deutérium.
