Pour la première fois, des astronomes ont détecté une molécule d’eau lourde dans l’atmosphère d’une exoplanète, ouvrant une nouvelle fenêtre sur la formation et l’évolution des mondes lointains.
En utilisant le télescope spatial James Webb pour observer le Jupiter chaud WASP-39b, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université Louis-et-Maximilien de Munich a identifié l’isotopologue de l’eau deutérée HDO, dans lequel un atome d’hydrogène est remplacé par l’isotope plus lourd deutérium. Le résultat a été publié sur arXiv le 21 juillet.
L’empreinte de l’eau
Le HDO est une variante rare de l’eau ordinaire, et son abondance relative par rapport à l’eau normale contient des informations sur l’origine de l’eau d’une planète et les processus qui l’ont façonnée. Dans le système solaire, le rapport deutérium-hydrogène varie considérablement : les océans terrestres se situent à environ 1,6 x 10^-4, Jupiter et Saturne sont encore plus bas, tandis que les comètes et les astéroïdes présentent des rapports plus élevés qui remontent aux conditions de la nébuleuse solaire primitive.
Sur WASP-39b, l’équipe a mesuré un rapport D/H dans l’eau de 4,0 x 10^-3, environ 25 fois supérieur à celui des océans terrestres et nettement supérieur à celui de toutes les géantes gazeuses du système solaire. Cette valeur recoupe les rapports mesurés dans certains environnements protostellaires et corps du système solaire interne.
Ce que cela signifie
Ce rapport élevé pourrait refléter l’un des deux scénarios, ou une combinaison des deux. WASP-39b pourrait avoir accumulé des glaces et des roches enrichies en deutérium au-delà de la ligne des neiges de son système lors de sa formation, matériaux qui se sont ensuite mélangés à son atmosphère observable. Alternativement, des processus atmosphériques en cours, notamment le transport vertical, la photochimie et l’échappement de l’hydrogène, pourraient avoir concentré le deutérium dans les couches supérieures qu’observe JWST.
« C’est la première mesure du rapport isotopique pour l’eau dans l’atmosphère d’une exoplanète », a écrit l’équipe. Cette détection démontre que JWST a la sensibilité nécessaire pour identifier des isotopologues rares, des variantes chimiques subtiles de molécules courantes qui portent l’empreinte de l’histoire de formation d’une planète.
WASP-39b, un Jupiter chaud situé à environ 700 années-lumière de la Terre, est devenu une sorte de monde de référence pour la science des atmosphères exoplanétaires. JWST avait déjà détecté du dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre et d’autres molécules dans son atmosphère. La détection du HDO ajoute une nouvelle dimension à ce qui est devenu l’exoplanète la plus minutieusement caractérisée au-delà du système solaire.
Traduit par Lydie