À l’assaut des exoplanètes

Depuis la confirmation de la découverte de la première exoplanète en 1995, près de 500 planètes lointaines ont été identifiées. Beaucoup de géantes gazeuses, mais quelques telluriques aussi, donc potentiellement habitables.

Depuis cinq ans, l’équipe Verres et céramiques(1) travaille sur le projet Darwin, un programme de l’Agence spatiale européenne pour identifier les exoplanètes habitables, c’est-à-dire celles où l’on détecte la présence d’eau, de dioxyde de carbone et d’oxygène. « Nous cherchons à capter le signal infrarouge de la planète pour y détecter les signatures de ces molécules, indicatrices de vie. » La difficulté est que le signal attendu est très faible et que le spectre du CO2 n’apparaît qu’à la longueur d’onde de 15µm, alors que les verres au sélénium ne permettent de travailler que jusqu’à 12µm.

Des fibres plus complexes

Pour détecter de plus faibles signaux, les chimistes rennais ont dû imaginer des fibres plus complexes. Elles sont constituées d’un cœur enveloppé d’un verre d’indice optique légèrement plus faible. Les ondes se propagent alors seulement dans le cœur, pour finir par progresser en une seule vague cohérente. « C’est ce que nous appelons les fibres monomodes. Ainsi, en sortie de fibre, au lieu d’avoir l’allure d’une forêt de pics sur le graphique 3D, le signal se présente comme un seul pic, plus haut et plus large, donc plus facilement détectable. »

Par ailleurs, pour augmenter la transparence des fibres dans l’infrarouge (au-delà de 15µm), l’équipe a voulu remplacer le sélénium par du tellure, un chalcogène plus lourd, situé juste en dessous du sélénium dans la classification périodique (voir tableau ci-dessus). « Le problème avec cet élément chimique c’est qu’il cristallise très facilement lorsqu’on le chauffe. La cristallisation, c’est notre hantise, le verre devient inutilisable pour faire de la transmission dans des fibres optiques. » Il a donc fallu travailler sur des compositions complexes à base de tellure, sélénium, gallium, germanium, ou iode... « Finalement, nous avons réussi à créer un verre transparent jusqu’à 20µm et qui possède une stabilité suffisante pour envisager le développement de pièces optiques sophistiquées telles que des fibres monomodes ! » Une condition nécessaire pour pouvoir espérer détecter les signaux infrarouges très faibles provenant des planètes lointaines.

Bientôt dans les télescopes spatiaux

Ces nouvelles fibres doivent être placées sur des télescopes spatiaux et utilisées comme des antennes optiques. Aux astrophysiciens, grâce à leurs savants calculs d’angles, de séparer les radiations venant des exoplanètes de celles de leur étoile, le tout sur une durée de plusieurs années. Et d’espérer découvrir ces signes de vie lointaine.