Sous-Neptune
planète de rayon inférieur à 3 rayons terrestres
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Un(e) sous-Neptune est une planète dont le rayon est plus petit que Neptune (même si sa masse est supérieure)[1], la limite adoptée pour distinguer les sous-Neptune des Neptune froids ou chauds étant de trois rayons terrestres (3 R⊕)[a]. Le terme de sous-Neptune est parfois employé pour désigner une planète de masse plus petite que Neptune (même si sa taille est supérieure)[2].
Cet article est une ébauche concernant les exoplanètes.
La création de cette classe de planètes, ainsi que le choix de cette limite de taille, est due à l'observation que les planètes semblables à Neptune sont considérablement plus rares celles de taille inférieure à la limite choisie, bien qu'elles ne soient que légèrement plus grandes[3],[4]. Une explication possible est que l'accumulation de gaz, lors de la formation d'une planète, se traduit par une faible augmentation du rayon tant que l'océan magmatique n'est pas saturé. Les planètes capables de dépasser le stade de saturation seraient beaucoup plus rares que les autres parce qu'elles nécessiteraient une très grande accumulation de gaz[3].
Parmi les planètes de la taille d'une sous-Neptune, on trouve les sous-Neptunes tempérées potentiellement riches en eau et qui pourraient héberger des océans d'eau liquide si elles reçoivent une insolation comparable ou inférieure à celle de la Terre[5]. Les planètes hycéaniques représentent, quant à elles, un sous-ensemble habitable des sous-Neptunes tempérées, selon la définition donnée par l'astronome Nikku Madhusudhan, co-inventeur du concept [6]. A titre d’exemple, l’exoplanète K2-18 b, riche en eau, est candidate à ce titre.
Classification proposée
Une étude de septembre 2025 de Nikku Madhusudhan et al. compare et classifie différents types de sous-Neptunes, riches en éléments chimiques volatiles, avec des atmosphères dominées par H2 (dihydrogène) et H2O, en fonction de la température d'équilibre et de la teneur en H2 [7].
La valeur de la température critique permettant cette classification n’est pas encore connue théoriquement, mais peut être empiriquement estimée à ≳ 350 K.
Un intérieur de la planète (en anglais, interior) riche en eaux chaudes impliquerait que H20 soit en phase supercritique, où H2 serait hautement soluble, conduisant à une enveloppe (en anglais, envelope) mixte de H2 et H2O [8].
Classification des sous-Neptunes riches en éléments chimiques volatiles.
I. Exoplanètes possédant une température équilibrée
Planètes glacées : Sous-Neptunes froides où toute eau est gelée dans une couche de glace au-dessus du manteau de glace à haute pression, avec une fine atmosphère dominée par H2 [8].
Planètes hycéaniques : Plus chaudes que les planètes glacées, les planètes hycéaniques ont une fine atmosphère riche en H2 recouvrant un océan d'eau liquide, qui se trouve lui-même au-dessus d'une couche de glace fortement comprimée. Ces planètes réunissent potentiellement les conditions pour être habitables.
Mini-Neptunes : Sous-Neptunes possédant une atmosphère profonde riche en H2 suivie en dessous d'une couche interne mixte H2O-H2, avant d'atteindre une couche de glace à haute pression, puis le noyau[8].
II. Exoplanètes au-dessus de la température critique
Planètes-sauna (en anglais steam worlds) : Mondes aquatiques avec des atmosphères dominées par H2O. À des températures d'équilibre supérieures à la température critique (dont la valeur peut être empiriquement estimée à ≳ 350 K), une forte proportion de H2O existe dans l'atmosphère, avec une enveloppe mixte en phase supercritique à des pressions plus élevées.
Mini-Neptunes supercritiques (en anglais, Supercritical mini-Neptunes) : Ces planètes sont plus chaudes que la température critique (≳ 350 K) et contiennent des intérieurs où le gaz H2 est hautement soluble dans H2O en phase supercritique [8]. Cette enveloppe mixte reposerait sur une couche de glace fortement comprimée au-dessus du noyau.
Autres classifications.
Cette classification proposée est loin d'être exhaustive. En fonction de leur structure interne, il existe d'autres types de sous-Neptunes, comme les planètes de lave possédant un océan de magma de surface [9]. Pour une classification plus complète, on consultera utilement l'article Types de planètes. La nature et la composition des sous-Neptunes est l'un des sujets les plus débattus actuellement par les scientifiques[9].
Exemples
L'étoile HD 110067 est entourée de six exoplanètes de type sous-Neptune, avec des rayons allant de 1,94 à 2,85 R⊕ et des densités du même ordre que celles des géantes gazeuses du Système solaire, dont les orbites sont en résonance[b]. Deux d'entre elles ont été découvertes en 2020, et les quatre autres en 2023[12],[10],[11].
