Une étude, dont les résultats intitulés «Refining the transit timing and photometric analysis of TRAPPIST-1: Masses, radii, densities, dynamics, and ephemerides» sont publiés dans la revue Planetary Sciences Journal et sont disponibles en pdf, a permis de montrer que les exoplanètes découvertes en 2016 en orbite autour de l'étoile TRAPPIST-1 (*), qui abrite le plus grand groupe de planètes de la taille de la Terre jamais trouvé en dehors de notre système solaire, ont des densités remarquablement similaires, fournissant de nouveaux indices sur leur composition.

Relevons que c'est en 2018 que «le calcul le plus précis à ce jour des masses des sept planètes orbitant autour de l'étoile TRAPPIST-1» située «à une quarantaine d'années-lumière de la Terre» a été effectué. Il est ainsi apparu que ces planètes «ont approximativement la taille et la masse de la Terre et doivent donc être également rocheuses ou terrestres (par opposition aux planètes dominées par le gaz, comme Jupiter et Saturne)».

Aujourd'hui, des données obtenues par de nouvelles observations «à l'aide de plusieurs télescopes spatiaux et terrestres», en particulier avec le télescope spatial Spitzer avant sa mise hors service en janvier 2020, ont permis d'affiner «les déterminations de masse et de densité des sept planètes, et il s'est avéré que les densités dérivées des planètes sont encore plus similaires» que ce qui avait été établi auparavant.

Comme «le fait que les planètes TRAPPIST-1 partagent une densité similaire pourrait signifier qu'elles contiennent toutes à peu près la même proportion de matériaux, que l'on pense être ceux qui composent la plupart des planètes rocheuses, comme le fer, l'oxygène, le magnésium et le silicium» et comme les planètes en question «sont environ 8% moins denses que notre planète, la composition des planètes TRAPPIST-1 doit être sensiblement différente de celle de la Terre».

A partir de cette déduction, l'étude ici présentée émet «une hypothèse sur le mélange de constituants qui pourrait donner aux planètes TRAPPIST-1 cette densité spécifique». Concrètement, cette étude a «notamment cherché à savoir si la surface des planètes pouvait être recouverte d'eau, ce qui en modifierait la densité globale». Une combinaison de modèles de l'intérieur des planètes avec des modèles de l'atmosphère planétaire ont permis d'évaluer «la teneur en eau des sept planètes TRAPPIST-1 avec une précision sans précédent pour cette catégorie de planètes».

Au bout du compte, «l’écart de densité entre les planètes TRAPPIST-1 et la Terre pourrait en principe s’expliquer par la présence d’eau à hauteur d’environ 5% de leur masse totale». Alors que «l'eau représente moins de 0.1% de la masse totale de la Terre, les «modèles de structure interne et atmosphérique montrent que les trois planètes intérieures du système TRAPPIST-1 sont probablement sans eau, et que les quatre planètes extérieures n'ont pas plus de quelques pourcents d'eau, peut-être sous forme liquide, à leur surface».

Par ailleurs, «une autre façon d'expliquer cette densité plus faible est que les planètes TRAPPIST-1 ont une composition similaire à celle de la Terre, mais avec un pourcentage de fer plus faible (environ 21% par rapport aux 32% de la Terre)». Le fer des planètes TRAPPIST-1 pourrait également «être infusé avec des niveaux élevés d'oxygène, formant de l'oxyde de fer ou de la rouille» de sorte que l'oxygène supplémentaire diminuerait alors la densité des planètes».

Plus précisément, «la surface de Mars tire sa teinte rouge de l'oxyde de fer, mais comme ses trois frères et sœurs terrestres la Terre, Vénus et Mercure, elle possède un noyau composé de fer non oxydé». Par contre, «si la densité plus faible des planètes TRAPPIST-1 était entièrement due au fer oxydé, alors les planètes devraient être rouillées de part en part et ne pourraient pas avoir de noyau de fer».

En fait, «la densité plus faible pourrait être causée par une combinaison des deux scénarios (moins de fer globalement et un peu de fer oxydé) de sorte que ces planètes «pourraient contenir moins de fer que la Terre et un peu de fer oxydé comme à la surface de Mars».

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(*) TRAPPIST-1