Ces découvertes suggèrent que l’eau n’est peut-être pas une rare coïncidence cosmique, mais plutôt une conséquence inévitable de la formation des planètes, la rendant bien plus répandue dans la galaxie que les scientifiques ne le pensaient. L’eau est la vie, du moins telle que nous la connaissons. Toute vie sur Terre utilise de l’eau liquide, et les chercheurs qui étudient les origines de la vie pensent que la chimie complexe de la vie a probablement pris naissance soit dans une mare d’eau chaude à la surface de la Terre, soit près d’une source hydrothermale des grands fonds océaniques. Par conséquent, les planétologues s’intéressent particulièrement aux exoplanètes où l’eau liquide existe. D’après les données existantes sur les exoplanètes, les super-Terres et les sous-Neptunes sont considérées comme les classes de planètes les plus courantes dans notre galaxie, et certaines d’entre elles sont probablement des mondes d’eau. Cependant, ces planètes sont grandes, et les interactions entre l’eau de leurs océans et les roches de leur intérieur détermineront leur habitabilité.
Jusqu’à 95% de l’eau de cette exoplanète pourrait être emprisonnée de façon permanente au cœur de son noyau de fer, ce qui changerait notre compréhension des mondes aquatiques et les rendrait potentiellement encore plus habitables qu’on ne le pensait.
«Il y a beaucoup plus d’eau sur les planètes qu’on ne le pensait jusqu’à présent», a déclaré Caroline Dorn, professeure d’exoplanétologie à l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich), dans un communiqué. Les résultats de l’étude ont été publiés le 20 août 2024 dans la revue Nature Astronomy.
Lors de la formation des planètes par accrétion de débris et collisions avec d’autres protoplanètes, leur température augmente tellement que leur surface se trouve entièrement recouverte d’un océan de roche en fusion. Ce magma se refroidit ensuite, formant un manteau riche en silicates et une croûte solide recouvrant un noyau profond de fer en fusion, qui se forme progressivement à mesure que les matériaux plus lourds s’enfoncent vers le centre de la planète.
L’eau fait partie des constituants des planètes et, aux premiers stades de leur formation, elle est présente et dissoute dans un océan de magma. Des études antérieures ont montré que les jeunes planètes de taille et de masse similaires à celles de la Terre — et donc présentant une pression et une température internes relativement modérées — sont capables d’attirer l’eau dissoute dans le magma vers leur noyau. Une étude a même révélé que la Terre contient au moins des dizaines de fois plus d’eau à l’intérieur qu’à sa surface, sous la forme de nos océans.
Une part importante du fer est initialement contenue dans le magma en fusion sous forme de gouttelettes. L’eau présente dans le magma peut se combiner à ces gouttelettes de fer lors de leur descente vers le noyau. Les gouttelettes de fer agissent alors comme un radeau, emportées vers le bas par l’eau.
C’est avantageux pour les planètes de la taille de la Terre, mais nombre d’exoplanètes rocheuses découvertes par les astronomes sont bien plus grandes que la Terre. Ces super-Terres peuvent avoir une masse jusqu’à dix fois supérieure à celle de notre planète, mais on ignore encore si de tels mondes, avec leurs conditions internes extrêmes, peuvent extraire de l’eau d’un océan de magma, comme cela s’est produit sur Terre.
Les planètes rocheuses qui ont abrité, ou qui abritent peut-être encore, des océans de magma à leur surface sont capables d’attirer de grandes quantités d’eau dans leur noyau. ESO/L. Calçada
En utilisant des simulations informatiques pour comprendre comment l’eau interagit avec la surface de magma en fusion d’une jeune planète rocheuse et chaude, Dorn, en collaboration avec les chercheurs Haiyang Luo et Jie Deng de l’université de Princeton, a répondu à cette question, découvrant que même sur les super-Terres, la majeure partie de l’eau pourrait se retrouver à l’intérieur.
Plus une planète est grande et plus sa masse est importante, plus l’eau a tendance à être entraînée par les gouttelettes de fer et intégrée à son noyau. Dans certaines conditions, le fer peut absorber jusqu’à 70 fois plus d’eau que les silicates. Cependant, en raison de la pression énorme qui règne au cœur de la planète, l’eau ne se présente plus sous forme de molécules H₂O, mais sous forme d’hydrogène et d’oxygène.
Voir aussi... Les scientifiques nourrissent de grands espoirs concernant les grottes lunaires Étude des organes sensoriels en conditions de microgravité: méthodes et résultats en 2026 |
Cette eau est si profonde qu’elle est emprisonnée à jamais au cœur de la planète et inaccessible, la rendant inutilisable pour la vie en surface ou à proximité. Cependant, elle pourrait contribuer à l’habitabilité de la planète d’autres manières.
En mesurant la masse et le rayon des exoplanètes (grâce aux mesures de vitesse radiale Doppler et aux transits, respectivement), on peut calculer leur densité (en divisant la masse de la planète par son volume, lui-même calculé à partir de son rayon). La densité de certaines exoplanètes suggère qu’une fraction importante de leur masse, peut-être jusqu’à un quart, est constituée d’eau.
On supposait auparavant que cette eau existait en surface sous forme d’océan de plusieurs dizaines de kilomètres de profondeur, mais si les nouvelles recherches sont exactes, la majeure partie de cette eau se trouve en réalité à l’intérieur de la planète. Bien que l’eau soit essentielle à la vie, une planète dont la surface ne serait recouverte que d’eau (et qui ne posséderait aucune terre émergée) pourrait être inhabitable. Par exemple, les nutriments indispensables à la vie sont lessivés des terres vers la mer, et ce même processus de ruissellement joue un rôle vital dans le cycle du carbone, qui contribue au maintien du climat planétaire sur de longues périodes.
Dorn estime que les mondes supposés «gytzéens» — nommés d’après la contraction des mots «hydrogène» et «océan» — méritent des études plus approfondies afin de vérifier l’hypothèse selon laquelle l’eau pénètre à l’intérieur de ces planètes. Les planètes gytzéens possèdent des atmosphères riches en hydrogène, mais on pensait auparavant qu’elles abritaient également des océans profonds à des températures habitables.
Lorsque le manteau d’une planète se refroidit, avant la formation des océans, une partie de l’eau dissoute dans ses roches peut se dégazer et remonter à la surface, d’où elle peut être libérée dans l’atmosphère. Par conséquent, si l’on détecte de l’eau dans l’atmosphère de la planète, il est probable qu’une quantité bien plus importante soit présente dans ses profondeurs.
En particulier, l’exoplanète TOI-270d, qui orbite autour d’une étoile naine rouge à 73 années-lumière de la Terre et a une masse 4,78 fois supérieure à celle de notre planète, intéresse Dorne, qui faisait partie d’une équipe ayant étudié son atmosphère avec le télescope spatial James Webb et y ayant trouvé du méthane, du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.
«Des preuves recueillies sur place attestent de l’existence réelle de telles interactions entre l’océan magmatique dans ses profondeurs et l’atmosphère», a déclaré Dorn.
La capacité de l’eau à s’infiltrer profondément dans une planète, plutôt que de stagner à sa surface à de grandes profondeurs, signifie qu’il existe un potentiel encore plus grand pour des planètes habitables avec des océans moins profonds dans la galaxie.
D’après une étude de 2025, l’eau est apportée aux planètes non seulement par les comètes et les astéroïdes, mais peut également se former lors de la formation des mondes.
Depuis des décennies, les scientifiques débattent de l’origine de l’eau sur Terre. Une théorie ancienne suggère qu’elle aurait été apportée par des corps glacés provenant des confins du système solaire après la formation de la Terre, tandis qu’une autre postule que les matières premières constituant notre planète contenaient déjà les éléments nécessaires à sa formation. Cependant, jusqu’à présent, cette seconde hypothèse n’a jamais été testée en laboratoire.
Dans une série d’expériences à haute pression et haute température conçues pour simuler les débuts tumultueux d’une jeune planète, des scientifiques ont recréé les conditions extrêmes dans lesquelles la roche en fusion et l’hydrogène gazeux interagissent sur de tels mondes. Ces études ont démontré que l’eau liquide peut effectivement se former naturellement durant les premières étapes de la formation planétaire.
Ces nouvelles découvertes, publiées le 30 octobre 2025 dans la revue Nature, offrent un éclairage nouveau sur l’une des plus anciennes questions de la planétologie et élargissent notre compréhension des endroits où l’eau, indispensable à la vie, pourrait exister dans l’espace.
«Ces travaux démontrent que de grands volumes d’eau se forment naturellement lors de la formation des planètes», a déclaré Anat Shahar, scientifique à la Carnegie Institution for Science de Washington et co-auteure de l’étude, dans un communiqué. «Il s’agit d’une avancée majeure dans notre compréhension de la recherche de mondes lointains susceptibles d’abriter la vie.»
Représentation artistique d’un disque protoplanétaire autour d’une étoile naissante. Université de Copenhague/Lars Buchhave
Parmi les plus de 6 000 exoplanètes découvertes à ce jour dans notre galaxie, la Voie lactée, les plus fréquentes sont des mondes plus grands que la Terre mais plus petits que Neptune, appelés sous-Neptunes. Bien que de telles planètes n’existent pas dans notre système solaire, les scientifiques supposent qu’elles possèdent un noyau rocheux entouré d’atmosphères denses et riches en hydrogène. Comme le souligne l’étude, cette combinaison les rend idéales pour étudier la formation de l’eau lors des premières étapes de l’évolution planétaire.
Pour étudier ce processus, Shahar et son équipe ont construit en laboratoire une version miniature d’une sous-Neptune. À l’aide d’un dispositif appelé enclume de diamant, ils ont comprimé des échantillons de roche en fusion riche en fer entre les pointes de deux diamants à une pression près de 600 000 fois supérieure à la pression atmosphérique terrestre, les chauffant à plus de 4 000 degrés Celsius (7 200 degrés Fahrenheit) – des températures comparables à celles observées au cœur de la planète en fusion, selon le communiqué.
Voir aussi... |
Les scientifiques affirment que ce modèle simule une étape cruciale de la formation planétaire, lorsque les planètes nouvellement formées en orbite autour de jeunes étoiles sont enveloppées d’une épaisse couche d’hydrogène. Cet hydrogène agit comme une «couverture thermique», emprisonnant la chaleur et maintenant les océans de magma à l’état fondu pendant des millions, voire des milliards d’années, période durant laquelle le gaz et la roche en fusion peuvent interagir.
Dans ces conditions extrêmes, des chercheurs ont découvert que l’hydrogène se dissout facilement dans la roche en fusion, où il réagit avec les oxydes de fer pour former d’importantes quantités d’eau. Ces résultats suggèrent que l’eau peut se former naturellement comme sous-produit de réactions chimiques entre les roches et les gaz, sans nécessiter d’apport extérieur provenant de comètes, d’astéroïdes ou d’autres sources.
Ces découvertes suggèrent que l’eau n’est peut-être pas une rare coïncidence cosmique, mais plutôt une conséquence inévitable de la formation des planètes, ce qui la rend beaucoup plus répandue dans la galaxie que les scientifiques ne le pensaient auparavant.
Bien que la Terre possède des océans liquides à sa surface, l’eau ne représente que 0,2% de sa masse. En revanche, certaines planètes et lunes peuvent être composées jusqu’à 50% d’eau, ce qui signifie que leurs océans peuvent atteindre des centaines, voire des milliers de kilomètres de profondeur.
Les scientifiques ont découvert pour la première fois que la lune Europe de Jupiter abritait probablement un océan liquide sous sa couche de glace lors de la mission Galileo de la NASA, lancée en 1989. Pendant près de huit ans, le vaisseau spatial Galileo a orbité autour de Jupiter, où il a observé des interactions entre Europe et le champ magnétique de Jupiter qui indiquaient la présence d’eau à l’intérieur de la lune.
La mission Europa Clipper a décollé pour Europe afin de déterminer si elle est habitable. C’est la première fois qu’un engin spatial visite un monde aquatique. Les chercheurs s’intéressent particulièrement au mélange d’eau et de roche dans les profondeurs d’Europe, où les nutriments et les composés chimiques pourraient permettre la vie microbienne, à l’instar des sources hydrothermales qui abritent la vie sur Terre.
Europe, lune de Jupiter, photographiée par l’instrument JunoCam de la sonde Juno de la NASA lors d’un survol rapproché le 29 septembre 2022. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Björn Jönsson (CC BY 3.0)
Europa est un monde aquatique fascinant, abritant probablement un océan liquide sous sa surface. Tobias Rötzsch/Future
Callisto, la deuxième plus grande lune de Jupiter, pourrait abriter un océan liquide souterrain. Sa surface, la plus cratérisée du système solaire, suggère l’absence de processus géologiques ou d’érosion. Cependant, à environ 250 kilomètres de profondeur, un océan salé pourrait interagir avec une couche rocheuse, créant potentiellement des conditions habitables au cœur de Callisto. De l’oxygène a également été détecté dans son exosphère, la couche la plus superficielle de sa fine atmosphère.
Callisto vue par la sonde Galileo de la NASA. NASA/JPL/DLR
En 2015, des scientifiques utilisant le télescope spatial Hubble ont découvert que Ganymède, la plus grande lune de Jupiter, abrite probablement un océan d’eau liquide. Ganymède possède son propre champ magnétique, à l’origine d’aurores boréales à ses pôles. L’observation de ces aurores a révélé que cet océan d’eau liquide atténue vraisemblablement les fluctuations du champ magnétique de Ganymède lors de son interaction avec celui de Jupiter.
L’océan de Ganymède aurait une épaisseur de 100 km (60 miles), soit près de dix fois celle des océans terrestres. Ganymède et les autres lunes galiléennes se sont probablement formées à partir de matériaux similaires à ceux qui entouraient Jupiter aux premiers stades de la formation du système solaire, ce qui explique la présence probable d’importantes quantités d’eau sur chacune d’elles.
Cette image a été prise par la sonde Juno de la NASA lors de son survol de Ganymède le 7 juin 2021. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Encelade, petite lune glacée de Saturne, est l’un des endroits les plus intéressants du Système solaire où les planétologues ont découvert de l’eau. En effet, des geysers de glace à sa surface projettent de l’eau et de la glace dans l’espace, permettant ainsi aux chercheurs de prélever directement des échantillons de l’intérieur de la lune.
Cette eau et cette glace sont éjectées de l’océan interne. En 2005, la sonde Cassini a détecté ces matériaux éjectés de la surface lunaire à une vitesse d’environ 1 300 km/h. On pense également que les sources hydrothermales chaudes fournissent à l’océan lunaire des minéraux et des nutriments essentiels à la vie.
Carte infrarouge globale d’Encelade. NASA/JPL-Caltech/Université d’Arizona/LPG/CNRS/Université de Nantes/Institut d’études spatiales
Titan, la plus grande lune de Saturne, est unique en son genre dans le système solaire. Sa surface est recouverte de lacs, de rivières, de mers, de nuages et de pluies composées d’hydrocarbures, le méthane et l’éthane. Sous sa croûte glacée, un océan d’eau liquide pourrait abriter la vie. Sa surface pourrait également abriter des formes de vie totalement différentes de celles que l’on trouve sur Terre, car elles utiliseraient des voies chimiques différentes pour produire de l’énergie.
Bien que la composition chimique de Titan soit très différente de celle de la Terre, cette grande lune possède des caractéristiques propices à l’habitabilité, telles qu’une atmosphère épaisse et des processus géologiques et d’altération dynamiques.
Titan vu par la sonde Cassini. NASA/JPL-Caltech/Université de Nantes/Université d’Arizona
En 2022, grâce aux données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, une équipe internationale de chercheurs a découvert l’exoplanète TOI-1452 b. Cette planète, environ 1,6 fois plus grande que la Terre, est classée comme super-Terre. Cinq fois plus massive que la Terre, sa densité suggère qu’une part importante de sa masse – potentiellement 30% – est composée d’eau.
TOI-1452 b, situé à environ 100 années-lumière de la Terre, est un candidat de choix pour des observations supplémentaires avec le télescope spatial James Webb (JWST).
Illustration artistique de l’étoile TOI-1452b orbitant autour d’une naine rouge d’un système binaire. Benoit Goujon, Université de Montréal
En juillet 2024, des chercheurs utilisant le télescope spatial JWST ont observé l’atmosphère de l’exoplanète LHS-1140 b, qui pourrait abriter un océan liquide à sa surface. Cette planète orbite autour d’une naine rouge cinq fois plus petite que le Soleil et se situe à 48 années-lumière de la Terre.
Des données supplémentaires du télescope JWST indiquent que la planète pourrait contenir entre 10 et 20% d’eau liquide. LHS-1140 b orbite autour de son étoile en présentant toujours la même face. De plus, les modèles actuels suggèrent que la planète pourrait être une gigantesque boule de neige, ce qui impliquerait la présence d’un océan «centré» sur la face toujours tournée vers l’étoile.
Illustration artistique de la super-Terre LHS-1140 b. ESO/spaceengine.org
Deux exoplanètes potentiellement habitables, Kepler-138 c et Kepler-138 d, orbitent autour d’une naine rouge située à 218 années-lumière de notre système solaire. En 2022, des chercheurs ont découvert que la densité apparente de ces planètes suggère qu’elles pourraient être composées d’un fort pourcentage d’eau.
Les chercheurs estiment que jusqu’à la moitié des matériaux composant ces planètes doivent être plus légers que la roche, mais plus lourds que l’hydrogène ou l’hélium. L’eau est le composant le plus répandu dans l’univers qui répond à ces critères.
Illustration du système planétaire Kepler-138. Sur cette image, la super-Terre Kepler-138d est au premier plan. Kepler-138c se trouve à gauche, et Kepler-138b apparaît en silhouette à l’arrière-plan, passant devant son étoile centrale. NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
En 2014, des astronomes ont découvert de la vapeur d’eau sur une exoplanète de la taille de Neptune, située à 124 années-lumière de la Terre. Baptisée HAT-P-11 b, elle orbite près de son étoile et effectue une révolution complète en seulement cinq jours. C’est une planète brûlante, avec des températures de surface dépassant les 530 degrés Celsius (1 000 degrés Fahrenheit). Elle serait composée d’un noyau rocheux et d’une atmosphère gazeuse riche en hydrogène, composée de vapeur d’eau.
Des chercheurs ont détecté de l’eau dans l’atmosphère de HAT-P-11 b grâce à une technique appelée spectroscopie de transmission. Lorsqu’une exoplanète passe près de son étoile (de notre point de vue), la lumière de cette dernière traverse son atmosphère. Différentes particules atmosphériques absorbent une partie de la lumière stellaire à des longueurs d’onde spécifiques. En analysant les longueurs d’onde absorbées, les scientifiques peuvent déterminer la composition chimique de l’atmosphère.
Illustration artistique de HAT-P-11 b passant devant son étoile hôte. NASA, ESA et R. Hurt (JPL-Caltech)
En 2019, de la vapeur d’eau a été détectée dans l’atmosphère de K2-18 b, une super-Terre située à 110 années-lumière du Système solaire. Cette exoplanète orbite autour d’une naine rouge et se trouverait à la distance idéale pour que de l’eau liquide puisse exister à sa surface. Cependant, les planétologues ignorent encore s’il s’agit d’un monde rocheux ou d’une gigantesque sphère composée de liquide et de gaz.
Il a été démontré que K2-18 b contient de l’eau et pourrait présenter des conditions tempérées propices à la vie. ESA/Hubble, M. Kornmesser
Voir aussi... Liste complète des gestionnaires d'événements HTML/Javascript avec exemples Liste des documents requis pour un site Web en Fédération de Russie |
