Une nouvelle étude montre que d'immenses « océans » de magma pourraient être cachés au plus profond de certaines exoplanètes rocheuses « super-Terres » bien plus massives que la Terre, générant de puissants champs magnétiques planétaires de manière inattendue, offrant ainsi une protection clé à une vie extraterrestre potentielle. Cette étude menée par l'Université de Rochester aux États-Unis estime que ces couches de magma cachées devraient agir comme des « générateurs » planétaires comme le noyau externe de la Terre, résistant aux rayonnements de haute énergie et aux particules chargées provenant des étoiles et de l'espace.
À l’intérieur de la Terre, le mouvement convectif du noyau externe de fer liquide entraîne un processus appelé « dynamo magnétohydrodynamique » (dynamo), qui génère et maintient le champ magnétique terrestre. Cependant, pour les planètes rocheuses ayant des volumes plus importants et des pressions internes plus élevées, leurs noyaux de fer peuvent être partiellement ou complètement solidifiés, ou dans un état physique inhabituel, ce qui rend difficile le fonctionnement stable du mécanisme traditionnel de production d'énergie à noyau métallique. Cela signifie que sans l’intervention d’autres mécanismes, de nombreuses super-Terres ne disposeront pas d’une forte barrière de champ magnétique, ce qui rendra difficile le maintien d’un environnement de surface propice à la survie à long terme de la vie.
Miki Nakajima, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université de Rochester, et son équipe ont proposé dans un article publié dans Nature Astronomy qu'une couche fondue à haute pression au plus profond de la planète, appelée « océan de magma basal » (BMO) pourrait être capable de maintenir indépendamment le champ magnétique de la planète. Cet océan de magma est situé au bas du manteau de la planète, dans un environnement à pression et température extrêmement élevées. Les recherches montrent que dans de telles conditions, la conductivité électrique de la roche en fusion, considérée à l’origine comme un isolant ou un conducteur faible, augmente suffisamment pour supporter un champ magnétique à l’échelle planétaire qui pourrait durer des milliards d’années.
"Des champs magnétiques puissants sont essentiels à l'existence de la vie planétaire." Nakajima l'a souligné, mais la plupart des planètes telluriques du système solaire - comme Mars et Vénus - ont soit perdu leur champ magnétique global, soit n'ont jamais formé de champ magnétique stable, en grande partie parce que leurs noyaux manquent de conditions de convection et d'énergie suffisantes. Elle a déclaré qu'en comparaison, en raison de leur plus grande masse et de leur pression interne plus élevée, de nombreuses super-Terres ont non seulement la possibilité de maintenir un générateur métallique dans le noyau, mais peuvent également attacher un ensemble de « générateurs de magma » dans l'océan de magma profond. Les deux mécanismes augmentent conjointement la probabilité que la planète devienne habitable.
Selon les observations actuelles d'exoplanètes, les super-Terres sont le type de planète le plus répandu dans la Voie lactée : elles sont généralement plusieurs fois plus grandes que la Terre, mais plus petites que les géantes de glace comme Neptune. On pense généralement qu’ils sont principalement composés de roches et de métaux, avec des surfaces relativement « solides » plutôt que d’épaisses coquilles de gaz. Bien que de telles planètes n’existent pas dans le système solaire, des super-Terres ont été découvertes dans les zones habitables de nombreuses étoiles. De l'eau liquide peut théoriquement exister à leur surface, c'est pourquoi elles ont longtemps été considérées comme un objectif important dans la recherche de la vie extraterrestre. L'équipe de recherche a souligné que pour juger si ces planètes sont véritablement « habitables », l'intensité du champ magnétique est un indicateur clé aussi important que le maintien de l'atmosphère et les capacités de protection contre les radiations.
Afin de reproduire en laboratoire l'environnement extrême de la super-Terre, l'équipe de Nakajima a réalisé des expériences de choc laser au Laser Energy Laboratory de l'Université de Rochester, complétées par des calculs de mécanique quantique et des modèles numériques de l'évolution planétaire. Les chercheurs ont sélectionné des matériaux représentatifs du manteau, tels que des oxydes riches en magnésium et en fer ((Mg, Fe)O), et ont utilisé des lasers de haute puissance pour pressuriser et chauffer instantanément les échantillons, les faisant résister à une pression et à des températures comparables à celles du manteau profond des super-Terres, puis ont mesuré leurs changements de conductivité à l'état fondu. Les résultats expérimentaux montrent que sous des pressions extrêmes de millions d'atmosphères, la roche en fusion peut présenter une conductivité électrique suffisamment élevée et, lorsqu'elle est combinée au mouvement de convection interne de la planète, elle peut maintenir un champ magnétique similaire, voire plus fort, au champ magnétique terrestre pendant des milliards d'années.
Les projections du modèle montrent qu'une super-Terre avec un volume environ trois à six fois supérieur à celui de la Terre est plus susceptible de maintenir un tel océan de magma dans son sous-sol pendant une longue période et de générer un champ magnétique puissant et durable. L'étude a également souligné que par rapport au générateur de noyau, le générateur de magma pourrait être moins sensible aux changements dans la composition de l'alliage, durer plus longtemps et assurer une protection plus stable de l'atmosphère et de la vie en surface pendant le refroidissement et l'évolution de la planète. Cela fournit aux astronomes un nouveau critère de structure interne pour évaluer si une exoplanète est « habitable » : même si les conditions du noyau de fer de la planète ne sont pas idéales, tant que l'océan de magma profond est suffisamment épais et que la convection est suffisamment forte, il peut toujours y avoir un champ magnétique pour protéger l'atmosphère et la vie.
"Ce travail est à la fois passionnant et stimulant pour moi, car ma formation en recherche porte principalement sur la théorie et le calcul, et c'est la première fois que je participe personnellement à des expériences à haute pression." Nakajima a déclaré qu'elle était reconnaissante envers les collaborateurs de plusieurs directions de recherche pour avoir mené à bien cette recherche interdisciplinaire et qu'elle était impatiente de tester cette hypothèse par le biais d'observations du champ magnétique des exoplanètes à l'avenir. Avec les progrès de la technologie d'observation astronomique, déduire à l'avenir la force du champ magnétique de la super-Terre grâce à l'occultation stellaire, au rayonnement radio ou aux signaux d'interaction du vent stellaire fournira des preuves clés pour vérifier le mécanisme du « champ magnétique océanique magmatique ».
L'article « Conductivité de (Mg, Fe)O sous pression extrême et ses implications pour les océans de magma planétaire » a été publié dans « Nature Astronomy » le 15 janvier 2026, ce qui complète la compréhension de l'humanité sur la façon dont la structure interne des planètes façonne les champs magnétiques et l'habitabilité. L'équipe de recherche estime qu'à mesure que davantage d'informations sur l'intérieur et le champ magnétique des exoplanètes seront obtenues, nous pourrions découvrir que « l'océan sombre » de magma caché au plus profond de la planète fournit discrètement un parapluie protecteur invisible mais crucial pour les mondes de vie potentiels dans l'univers.