Le télescope spatial JWST a pointé son objectif vers le monde rocheux brûlant 55 Cancri e, et a vu une enveloppe gazeuse dense. En revanche, la plus froide TRAPPIST-1 b, qui orbite autour d'une naine rouge sombre, n'a pas d'enveloppe : une roche nue. Le tableau est inversé : les planètes chaudes retiennent leur atmosphère, les froides la perdent. L'ancien « rivage cosmique », une frontière unique séparant les mondes avec air des roches nues, ne pouvait pas expliquer cela.

Les astrophysiciens ont construit un modèle où l'intérieur et l'atmosphère de la planète échangent des gaz comme des vases communicants. Tant que la planète est jeune et chaude, sa croûte rocheuse est partiellement fondue, c'est un océan de magma. L'eau, le dioxyde de carbone et d'autres substances volatiles se cachent dans ce magma, comme des objets de valeur dans un coffre-fort. L'étoile n'emporte qu'une fine couche de gaz par le haut, tandis que la réserve principale reste dans les profondeurs. Ainsi, sur les planètes les plus chaudes, proches de leur étoile, apparaît un « haut-fond cosmique », une zone où les atmosphères survivent malgré l'irradiation.

Plus loin de l'étoile, la planète refroidit plus vite. Le magma se solidifie, le coffre-fort s'ouvre : les gaz sont poussés dans l'atmosphère. Mais le vent cosmique, le flux de particules et de rayonnement de l'étoile, est encore fort. Il emporte tout ce qui est sorti. Une « vallée sans air » apparaît, une large bande où les atmosphères ne survivent pas. Les planètes y sont nues, alors que selon les anciennes idées, c'est là qu'elles devraient retenir l'air.

Encore plus loin de l'étoile, l'irradiation est plus faible. Les gaz issus du magma solidifié restent autour de la planète. C'est le « rivage cosmique » classique, la frontière au-delà de laquelle les atmosphères sont stables. Ainsi, au lieu d'une seule ligne, il y en a deux : le haut-fond chaud et le rivage froid. Entre eux, une vallée sans air, un cimetière de mondes nus.

Les frontières ne sont pas fixes. Avec le temps, elles se déplacent : le haut-fond se rétrécit à mesure que les planètes refroidissent, la vallée sans air s'élargit. La masse compte aussi : pour les corps plus légers que 0,5 à 0,8 masse terrestre, les atmosphères sont presque toujours emportées, tandis que pour les plus massifs, il peut rester des résidus d'oxygène ou de dioxyde de carbone. Désormais, les astronomes ont une carte pour prédire où chercher de l'air sur les mondes rocheux. Et un premier coup d'œil à cette carte explique pourquoi 55 Cancri e respire et TRAPPIST-1 b non.