La question de savoir si les exoplanètes des systèmes compacts, comme TRAPPIST-1, peuvent accumuler des quantités importantes de composés volatils, atteindre une masse suffisante et conserver des atmosphères et des hydrosphères robustes reste encore en débat. Les études antérieures sur la teneur en eau des systèmes d’étoiles naines, comme les étoiles de type M, se basaient souvent sur des modèles de synthèse de population ou des évolutions atmosphère-intérieur, en traitant les impacts et la perte d’atmosphère séparément. Cette nouvelle recherche propose un modèle plus complet qui intègre la livraison par impacts, l’érosion causée par ces impacts et l’échange entre le manteau et l'atmosphère, ce qui permet de suivre l’évolution des volatils à travers des histoires de collisions stochastiques.
Les résultats indiquent que les exoplanètes situées à l'intérieur du système TRAPPIST-1, c’est-à-dire les analogues de TRAPPIST-1 b à e, montrent des inventaires en eau relativement bas, variant de 10^{-4} à 10^{-2} fois la masse d'un océan terrestre, en fonction des structures de disque et des scénarios d'impact. En revanche, les planètes en périphérie (analogues de TRAPPIST-1 f à h) conservent souvent des réserves d'eau dépassant la masse de l'océan terrestre. Cette variation dans la présence de volatils permet de mieux interpréter pourquoi le télescope spatial James Webb (JWST) n’a pas réussi à détecter d’atmosphères sur TRAPPIST-1 b et c, suggérant que les conditions de formation de ces planètes jouent un rôle majeur dans leur composition actuelle, plutôt que des pertes d’atmosphère post-formation.
Ces découvertes suggèrent que de nombreuses planètes rocheuses dans des systèmes compacts d’étoiles naines peuvent se former avec des niveaux de composés volatils déjà faibles, ce qui pourrait limiter leur potentiel à supporter des atmosphères épaisses ou des océans de surface. Cela marque une avancée dans notre compréhension des conditions de formation des exoplanètes et propose une approche novatrice pour suivre l'évolution des volatils dans ces systèmes. En élargissant cette perspective, le modèle développé ici pourrait également éclairer les futures observations de systèmes compacts d’exoplanètes et offrir des conditions de départ plus réalistes pour les compositions internes de ces planètes et pour les modèles atmosphériques qui en découlent.
Retrouvez l'article scientifique au complet (en anglais) ici : Born Dry or Born Wet? A Palette of Water Growth Histories in TRAPPIST-1 Analogs and Compact Planetary Systems
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