Les planètes rocheuses situées très près de leur étoile sont étudiées attentivement par les astronomes. Elles ont une très courte période orbitale et sont donc en rotation synchrone : elles présentent toujours la même face à leur étoile, comme la Lune montre toujours la même face à la Terre. Leur hémisphère éclairé est donc soumis en permanence à un rayonnement intense et peut atteindre des températures suffisantes pour faire fondre les roches en surface.

Pourtant, de récentes observations, rapportées dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters, ont révélé une anomalie. Chez plusieurs de ces planètes extrêmement chaudes, la face éclairée apparaît nettement plus froide que ce que les modèles prévoient pour une simple roche nue. Cette différence indique qu'un autre phénomène intervient. Deux mécanismes sont privilégiés : une atmosphère peut transporter une partie de la chaleur vers la face nocturne, tandis que des nuages ou une atmosphère très réfléchissante peuvent renvoyer une partie de la lumière de l'étoile vers l'espace et empêcher la surface de chauffer autant.

"Ce qui est surprenant, c'est que plus une planète rocheuse orbite près de son étoile, plus il devrait lui être difficile d'avoir une atmosphère, car elle est bombardée par le vent stellaire et reçoit davantage de photons de haute énergie de l'étoile. Or, il semble que nombre de ces planètes de lave en possèdent une", a déclaré, dans un communiqué, Edwin Kite, professeur à l'Université de Chicago et coauteur de l'étude.

C'est précisément ce que les chercheurs ont voulu vérifier avec l'exoplanète HD 3167 b, située à environ 154 années-lumière de la Terre. C'est une super-Terre : son rayon est environ 60% plus grand que celui de la planète bleue. Elle boucle une révolution autour de son étoile en seulement 0,96 jour. L'équipe a observé la planète avec le télescope spatial James Webb, dans l'infrarouge moyen, pendant plus de quatre heures. Les astronomes ont profité de son "éclipse secondaire", soit lorsque la planète disparaît derrière son étoile. En mesurant la quantité de lumière infrarouge qui disparaît à cet instant, ils ont pu isoler le rayonnement émis par la planète et estimer la température de sa face éclairée. Celle-ci est estimée à environ 1 000°C. C'est extrêmement chaud, mais nettement moins que ce qui serait attendu si HD 3167 b n'était qu'une roche sombre et nue directement exposée à son étoile. Pour les chercheurs, cet écart constitue un indice fort de la présence d'une atmosphère capable de refroidir la face éclairée, en redistribuant la chaleur vers la face nocturne ou en réfléchissant une partie du rayonnement de l'étoile. Les observations actuelles ne permettent toutefois pas d'en déterminer la composition.

Ces observations peuvent enfin éclairer l'histoire de la Terre. Peu après sa formation, notre planète aurait elle aussi connu une phase d'"océan de magma", lorsque l'énergie libérée par les collisions avec d'autres corps maintenait une grande partie de sa surface à l'état fondu. "Cette découverte nous offre un aperçu des conditions qui ont pu régner durant les premiers millions d'années de l'existence de la Terre", explique Brandon Park Coy, auteur de l'étude. Étudier ces mondes aujourd'hui inhabitables pourrait ainsi aider les astronomes à comprendre comment les atmosphères des planètes rocheuses se forment, évoluent et parfois survivent dans les environnements les plus extrêmes.