TRAPPIST-1 est une étoile située à 40 années-lumière de la Terre, qui fascine. Découverte en 2015 avec son cortège de 7 planètes toutes rocheuses et de tailles comparables à la Terre, est un système idéal pour rechercher la présence d'atmosphères des exoplanètes.
Une équipe internationale menée par le CEA-Irfu, l'université de liège et le FNSR a réalisé la première carte thermique de deux de ces exoplanètes, la plus interne nommée TRAPPIST-1 b et la suivante TRAPPIST-1 c, toutes deux situées dans la zone habitable de leur étoile. Ces cartes thermiques ont été obtenues avec l'instrument MIRI à bord du JWST. Seul MIRI peut détecter l'émission thermique (la chaleur) de planètes rocheuses pas trop chaudes, car cet instrument permet d'observer dans le moyen infrarouge, au-delà de 10 microns, là où ces planètes émettent la majeure partie de leur flux thermique.
En haut, courbe de phase thermique de l’exoplanète TRAPPIST-1b extraite des observations du JWST. Ces observations révèlent que la planète présente un contraste thermique jour–nuit extrêmement marqué, qui s’explique par l’absence d’atmosphère et une surface très sombre. En bas, carte de température de surface de TRAPPIST-1b déduite de la courbe de phase thermique obtenue avec JWST.
Cette première cartographie fournit des contraintes inédites sur la capacité de ces mondes à retenir ou perdre leur atmosphère, un paramètre essentiel pour évaluer leur potentiel d'habitabilité. Résultats : TRAPPIST-1 b ne possède vraisemblablement aucune atmosphère significative mais pour TRAPPIST-1 c le verdict est plus nuancé : les données restent compatibles avec l'existence d'une atmosphère ténue ou avec des propriétés de surface différentes (comme son pouvoir réfléchissant) . Pour TRAPPIST-1 c, d'autres analyses sont prévues afin de déterminer si la redistribution de chaleur varie comme attendu par un scénario avec ou sans atmosphère.
Pour les 2 exoplanètes, les observations excluent la présence d'atmosphères épaisses et riches en gaz à effet de serre, mais montrent aussi que les deux planètes ont suivi des évolutions divergentes malgré leurs compositions similaires.
Cette étude démontre la puissance du JWST pour sonder directement la composition et l'évolution de planètes rocheuses tempérées et ouvre la voie à l'exploration détaillée des trois planètes de TRAPPIST-1 b c et d, les seules situées dans la zone habitable.