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Les océans super-rotatifs peuvent-ils refroidir les exoplanètes extrêmes?

Paul M. Sutter est astrophysicien à SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de Demandez à un Spaceman et Radio spatiale, et auteur de Comment mourir dans l’espace. Il a contribué cet article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: opinions et idées.

Les astronomes continuent de trouver des mondes potentiellement habitables autour de petites étoiles rouges. Mais ces mondes sont presque certainement verrouillés, avec un côté de la planète constamment face à son étoile.

Cela pose un sérieux défi à la possibilité de vie sur ces planètes extraterrestres, mais de nouvelles recherches suggèrent un moyen de refroidir plus uniformément ces planètes: les courants océaniques parcourent les mondes plus rapidement qu’ils ne tournent.

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Le verrouiller

Nous trouvons des tonnes d’exoplanètes là-bas. Avec la mission Kepler de la NASA (dont les bases de données sont encore fructueuses après la mort du télescope spatial), l’agence Satellite d’enquête sur les exoplanètes en transit et des dizaines de missions au sol, les astronomes découvrent monde après monde en orbite autour d’étoiles lointaines. Le but ultime: trouver une planète semblable à la Terre en orbite autour d’une étoile semblable au soleil à la bonne distance pour que la chaleur que la planète reçoit de son étoile soit juste suffisante pour faire fondre la glace, mais pas trop chaude pour la faire bouillir.

C’est le « zone habitable, « la région autour de chaque étoile où l’eau liquide peut rester belle et liquide. Et bien que nous n’ayons pas encore trouvé une copie exacte de la Terre, nous nous sommes rapprochés: des planètes à peu près de la taille de la nôtre, en orbite dans la zone habitable, mais autour de petites étoiles naines rouges.

D’une part, c’est incroyable, car nains rouges sont de loin le type d’étoile le plus répandu dans la galaxie, et il doit donc y avoir des dizaines de planètes dans une multitude de zones habitables. Mais d’un autre côté, c’est un peu frustrant, à cause de ce qu’on appelle le verrouillage des marées.

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Lorsqu’un petit objet orbite près d’un gros objet (comme, par exemple, la lune autour de la Terre ou une planète autour d’une étoile), le plus gros objet soulèvera les marées sur le plus petit. (Techniquement, le plus petit objet soulève également les marées sur le plus gros objet, mais elles ne sont pas aussi importantes et nous n’avons pas besoin de nous en préoccuper maintenant.) : au lieu d’obtenir n’importe quelle vieille rotation qu’il veut, il finira par « se verrouiller ».

Ce verrouillage force la rotation du petit objet à correspondre à son orbite autour du plus grand. Vous pouvez voir les résultats de cela simplement en regardant la pleine lune: depuis la lune est verrouillée à la Terre, elle nous présente toujours le même visage, et ce n’est qu’à l’ère spatiale que nous avons pu avoir un aperçu de son dos.

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La meilleure rotation

Verrouillage de marée est une mauvaise nouvelle pour la vie. Si vous êtes sur une planète en orbite autour d’une étoile naine rouge, sa lumière est si faible que vous devez être écrasé contre cette étoile pour entrer dans sa zone habitable. Assez proche pour que vous soyez verrouillé. Cela signifie qu’un côté de la planète sera constamment confronté au soleil, tandis que l’autre sera verrouillé à minuit permanent.

Ainsi, même si en moyenne les températures de la planète peuvent être peachy-vives, un côté sera trop chaud et l’autre trop froid.

À moins qu’il n’y ait un moyen de transporter la chaleur du côté chaud vers le côté froid.

En raison de l’inclinaison de la Terre, notre planète est inégalement chauffée par le soleil, et en réponse il essaie de tout équilibrer par le vent et les courants océaniques, qui transportent constamment la chaleur d’un endroit à un autre.

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Mais pour transporter efficacement la chaleur sur une planète verrouillée, ces courants doivent super-tourner – ils doivent se déplacer plus rapidement que la rotation de la planète elle-même, s’ils ont une chance de réchauffer le côté nuit et de se rafraîchir le jour. côté.

La super-rotation est déjà bien connue dans les atmosphères planétaires. Le atmosphère de Vénus, par exemple, fouette autour de la surface tous les quatre jours terrestres, tandis que la surface elle-même prend 243 jours terrestres paresseux pour effectuer une seule rotation. Titan, la plus grande lune de Saturne, a probablement une atmosphère super-rotative. Cela arrive même sur Terre: les vents de haute altitude au-dessus de l’équateur sont parfois capables de super-rotation.

Les atmosphères super-rotatives sont excellentes et tout, mais la vraie affaire en matière de transport de chaleur n’est pas l’air mais l’eau. Si une exoplanète verrouillée à la marée veut vraiment rester douce, il vaut mieux que ses courants océaniques se déplacent rapidement.

Physique sur un monde exotique

C’est exactement ce qu’une nouvelle étude, paru récemment dans le journal de pré-impression arXiv, a entrepris d’examiner. Et cette étude a de bonnes nouvelles à signaler: selon les conditions, les exoplanètes verrouillées par les marées sont capables de super-rotation océanique.

Selon l’étude, la super-rotation dans le océans extraterrestres est d’abord entraîné par des vents violents, puis amplifié par des vagues en eau profonde dans les océans. Ces vagues, connues sous le nom de vagues de Kelvin et de Rossby, sont communes à tous les océans sur une planète en rotation, y compris la Terre, où elles sont responsables de la formation de systèmes de pression géants et de jets.

Sur une planète verrouillée par les marées, la même physique s’applique, et ces ondes s’amplifient l’une l’autre pour entraîner des courants d’eau massifs, plus vite que la planète elle-même ne tourne.

Les chercheurs ont découvert que ces courants super-rotatifs ne sont possibles qu’à l’équateur, et cela peut naturellement être perturbé par une variété de facteurs inconnus. S’il y a un continent assez grand sur le chemin, par exemple, cela peut arrêter le courant mort dans les voies. Si la planète est inclinée ou a un océan trop peu profond, cela peut également empêcher la super-rotation de se produire.

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Mais encore, la super-rotation des courants océaniques sur des exoplanètes verrouillées par les marées est certainement possible, ce qui est un soulagement pour tous les espoirs et rêves de vie extraterrestre sur ces exoplanètes. Plus leurs atmosphères et leurs océans peuvent transporter de la chaleur dans ces mondes, plus la vie a de chances de prospérer.

Apprendre encore plus: « Superrotation océanique sur les planètes verrouillées par les marées« 

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