Sur WASP-94A b, une géante gazeuse brûlante située à 690 années-lumière de la Terre, l’aube arrive chargée d’épais nuages faits de gouttelettes de roche et de métal, que le crépuscule dissipe peu à peu. Ce bulletin météo très exotique a été dressé grâce au télescope spatial James Webb par une équipe internationale dirigée par Sagnick Mukherjee, de l’université Johns Hopkins (États-Unis), dans une étude publiée ce jeudi 21 mai dans la revue Science.
Depuis des années, les astronomes soupçonnaient que les atmosphères des Jupiter chauds pouvaient être chargées d’aérosols : soit des nuages minéraux formés par condensation, soit des brumes produites par des réactions photochimiques sous l’effet du rayonnement de leur étoile. Mais sans parvenir à savoir précisément comment ces nuages se formaient, évoluaient… ni même s’ils dominaient réellement l’atmosphère.
Grâce au James Webb, les chercheurs viennent d’obtenir la vision la plus détaillée à ce jour de la météorologie d’un monde lointain et incandescent.
Des températures supérieures à 1000°C
La planète WASP-94A b est une géante gazeuse deux fois moins massive que Jupiter, mais bien plus gonflée, car les températures extrêmes — supérieures à 1000 °C — dilatent son atmosphère. La fournaise qui l’écrase s’explique par son orbite extrêmement proche de l’étoile : seulement 8 millions de kilomètres, contre 150 millions pour la Terre autour du Soleil.
La planète est également verrouillée gravitationnellement, comme la Lune avec la Terre : une face regarde en permanence son étoile tandis que l’autre reste plongée dans une nuit éternelle. Pour un observateur placé à sa surface, le Soleil semblerait immobile dans le ciel. L’aube et le crépuscule ne pourraient s’observer qu’en marchant vers la frontière séparant le jour permanent de la nuit sans fin.
Limbes du matin et limbes du soir
Pour déterminer ce qui se passe à cette limite entre jour et nuit, les chercheurs ont utilisé l’instrument NIRISS du JWST, qui observe dans le proche infrarouge. Lors du passage de la planète devant son étoile, une petite fraction de la lumière stellaire traverse l’atmosphère de l’exoplanète.
Certaines molécules y absorbent alors des longueurs d’onde précises, laissant des signatures chimiques caractéristiques dans le spectre lumineux. Les chercheurs ont poussé l’analyse plus loin en séparant les observations des deux bords de la planète : le "limbe du matin", où le gaz passe de la nuit vers le jour, et le "limbe du soir", où il bascule du jour vers la nuit.
Et les deux côtés ne se ressemblent pas du tout.
Sur le limbe du matin, d’épais nuages d’altitude agissent comme un écran opaque, masquant presque totalement les signatures chimiques de l’atmosphère. Le limbe du soir, beaucoup plus dégagé, laisse au contraire apparaître une forte signature de vapeur d’eau : un indice que les nuages y sont bien moins abondants et ne masquent plus cette eau.
Cycle météorologique global
Les simulations tridimensionnelles réalisées par l’équipe décrivent un véritable cycle météorologique global. Sur la face nocturne, où les températures chutent suffisamment, des particules minérales — probablement composées de silicates ou de fer — se condensent en gouttelettes microscopiques. Des vents équatoriaux très puissants les transportent ensuite vers le côté éclairé. Mais l’écart thermique entre les deux hémisphères atteint environ 450 degrés : en arrivant du côté jour, les nuages s’évaporent rapidement.
Au-delà du cas de WASP-94A b, ces observations marquent une étape importante. Pour la première fois, le JWST permet de reconstituer avec finesse la météorologie d’une exoplanète géante. Ces mondes lointains deviennent des planètes dynamiques, traversées de vents violents, de nuages minéraux et de véritables cycles climatiques.
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