Du méthane sur une mini-Neptune tempérée ?

L’annonce, en 2019, de la détection de vapeur d’eau dans l’atmosphère de K2-18 b, une exoplanète située dans la zone dite « habitable » de son étoile, fit grand bruit. Il s'agissait, en effet d'une première pour une planète dans la zone habitable de son étoile. De par sa masse (entre 7 et 10 masses terrestres) et son rayon (environ 2,5 rayons terrestres), K2-18 b est considérée comme une « super-Terre » ou une « mini-Neptune ». Cette détection reposait sur une absorption observée vers une longueur d’onde de 1,4 micromètres. Les deux équipes à l'origine de la découverte avaient également conclu à la présence de quantités notables d’hydrogène et d’hélium et vraisemblablement de nuages d’eau.

Une étude menée par des chercheurs du LESIA remet en cause cette détection. Elle montre que l’absorption observée par le Hubble Space Telescope (HST) lors du passage de la planète devant son étoile est plus vraisemblablement due au méthane, un gaz qu’on s’attend à trouver en abondance dans l’atmosphère des mini-Neptunes tempérées. Les scientifiques du LESIA ont produit des simulations numériques de l’atmosphère de K2-18 b en utilisant un modèle physique et chimique cohérent (Exo-REM) et en supposant une composition chimique de type Neptune. Ils sont ainsi parvenus à reproduire les données de K2-18 b enregistrées par HST. Les spectres en transit, calculés à partir de ce modèle, montrent que l’absorption observée par HST est en fait majoritairement due au méthane, même si celui-ci est moins abondant que la vapeur d’eau. Plus généralement, ces simulations montrent que l’absorption à 1,4 micromètres de longueur d’onde n’est pas un diagnostic de la présence de vapeur d’eau pour des exoplanètes géantes dont la température d’équilibre est inférieure à 600 K. Pour différencier la vapeur d’eau du méthane, il est nécessaire d’observer en plus à d’autres longueurs d’onde, comme pourront le faire le James Webb Telescope (JWST) ou la mission spatiale européenne Ariel.