Deux études, dont les résultats intitulés «Topography of (exo)planets» et «Multifractal topography of several planetary bodies in the solar system» sont publiés respectivement dans les revues MNRAS et Icarus, présentent une technique pour synthétiser numériquement des topographies réalistes des exoplanètes telluriques, alors que, pour l’instant, aucun instrument n’a réussi à imager des exoplanètes rocheuses, tant elles sont petites et lointaines. Cette avancée devrait permettre «de mieux préparer l’analyse des données réelles issues des futures campagnes d’observation directe des exoplanètes».

Indiquons tout d'abord qu'une analyse statistique «des corps du Système Solaire (la Terre, la Lune, Mercure et Mars), a démontré que les topographies des corps telluriques partagent des caractéristiques similaires». Le modèle dit 'multifractal', qui «est une extension du modèle bien connu des fractales, popularisé par Benoît Mandelbrot», est en mesure «de rendre compte de la complexité de ces corps, tantôt lisses, tantôt rugueux, à toutes les échelles».

Ainsi, l'étude publiée dans la revue MNRAS a permis pour la première fois de générer des surfaces 'multifractales' en géométrie sphérique comportant «des zones lisses et rugueuses à toutes les échelles, comme dans la réalité». Du fait que cet outil est «basé sur un germe aléatoire, il est capable de générer autant d'exemples que nécessaire». Ces topographies synthétiques contribueront à «résoudre plusieurs énigmes sur les exoplanètes mais aussi sur les corps du Système Solaire et la Terre primitive».

En guise d’application, la statistique des terres émergés (îles, continent, etc.) et des mers (lacs, océans, etc.) a été analysée «en fonction du niveau de remplissage d’eau liquide».

Les résultats font apparaître «que la taille du plus grand océan est très variable: dans le cas où il y a peu d’eau, 90% de la surface est recouverte de continent et 10% de mers, le plus grand océan a une taille moyenne de 75% des mers mais peut varier entre 25% et 95%». Pour «le cas similaire à la Terre, 70% de la surface de la planète est recouverte d’océan et 30% de continent mais le plus grand continent fait en moyenne 75% des terres émergés (entre 25% et 90%), contre 55% sur notre Terre».

En fin de compte, l'étude «montre que la configuration de la Terre est plus probable avec des continents connectés plus grand», une situation qui «a eu lieu il y a 300 millions d’année» avec une Terre présentant «un unique supercontinent appelé 'la Pangée'».

Ces topographies synthétiques peuvent être appréhendées avec «un outil de visualisation 3D en ligne (utilisable sur toutes les plateformes, y compris tablettes et téléphones)», avec plusieurs exemples d’exoplanètes sur le site:

https://data.ipsl.fr/exotopo/

Soulignons aussi que «ces topographies synthétiques ont permis d’étudier la géométrie des potentiels océans en dehors du Système Solaire, un point important pour l’habitabilité», car les interfaces entre surfaces continentales et océans «ont été suggérées comme essentielles pour l’apparition de la vie».

En outre, «cette étude ouvre la voie vers la caractérisation fine des exoplanètes qui seront prochainement observables grâce à une nouvelle génération d’instruments spatiaux et au sol, comme le James Webb Space Telescope en 2021, et l’European Extremely Large Telescope à l’horizon 2024».