Une re-analyse minutieuse de données datant de plus de dix ans indique que la plus grande lune de Saturne, Titan, ne possède pas un vaste océan sous sa surface glacée, comme suggéré précédemment. Au lieu de cela, un voyage sous l’extérieur gelé impliquerait probablement plus de glace cédant la place à des tunnels boueux et des poches d’eau de fonte près du noyau rocheux.
Les données de la mission Cassini de la NASA vers Saturne avaient initialement conduit les chercheurs à soupçonner un grand océan composé d’eau liquide sous la glace de Titan. Cependant, lorsqu’ils ont modélisé la lune avec un océan, les résultats ne correspondaient pas aux propriétés physiques décrites par les données. Un nouvel examen a donné des résultats nouveaux — plus boueux. Ces découvertes pourraient susciter des interrogations similaires sur d’autres mondes du système solaire et aider à circonscrire la recherche de vie sur Titan.
« Au lieu d’un océan ouvert comme sur Terre, nous observons probablement quelque chose de plus proche de la glace de mer arctique ou des aquifères, ce qui a des implications sur le type de vie que nous pourrions trouver, mais aussi sur la disponibilité des nutriments, de l’énergie, etc. », a déclaré Baptiste Journaux , professeur assistant de sciences de la Terre et de l’espace à l’Université de Washington.
L’étude, publiée le 17 décembre dans Nature , a été dirigée par la NASA avec la collaboration de Journaux et d’ Ula Jones , un étudiant diplômé de sciences de la Terre et de l’espace à l’UW dans son laboratoire.
La mission Cassini, qui a débuté en 1997 et a duré près de 20 ans, a produit des volumes de données sur Saturne et ses 274 lunes. Titan — enveloppé par une atmosphère brumeuse — est le seul monde, à part la Terre, connu pour avoir du liquide à sa surface. Les températures avoisinent les -297 degrés Fahrenheit. Au lieu de l’eau, le méthane liquide forme des lacs et tombe sous forme de pluie.
Alors que Titan tournait autour de Saturne sur une orbite elliptique, les chercheurs ont observé la lune s’étirer et se comprimer selon sa position par rapport à Saturne. En 2008, ils ont proposé que Titan devait posséder un immense océan sous la surface pour permettre une telle déformation significative.
« Le degré de déformation dépend de la structure intérieure de Titan. Un océan profond permettrait à la croûte de fléchir davantage sous l’attraction gravitationnelle de Saturne, mais si Titan était entièrement gelé, il ne se déformerait pas autant », a expliqué Journaux. « La déformation que nous avons détectée lors de l’analyse initiale des données de la mission Cassini aurait pu être compatible avec un océan global, mais nous savons maintenant que ce n’est pas toute l’histoire. »
Dans cette étude, les chercheurs introduisent un nouveau niveau de subtilité : le timing. Le changement de forme de Titan retarde d’environ 15 heures par rapport au pic de l’attraction gravitationnelle de Saturne. Comme une cuillère qui remue du miel, il faut plus d’énergie pour déplacer une substance épaisse et visqueuse que de l’eau liquide. Mesurer ce délai a indiqué aux scientifiques l’énergie nécessaire pour modifier la forme de Titan, leur permettant de déduire la viscosité de l’intérieur.
La quantité d’énergie perdue, ou dissipée, dans Titan était bien plus grande que ce que les chercheurs s’attendaient à voir dans le scénario de l’océan global.
« Personne ne s’attendait à une dissipation d’énergie très forte à l’intérieur de Titan. C’était la preuve flagrante que l’intérieur de Titan est différent de ce qui avait été déduit des analyses précédentes », a révélé Flavio Petricca , un boursier postdoctoral au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui a dirigé l’étude.
Le modèle qu’ils proposent présente plutôt plus de boue et nettement moins d’eau liquide. La boue est suffisamment épaisse pour expliquer le délai mais contient encore de l’eau, permettant à Titan de se déformer lorsqu’elle est tirée.
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Petricca est arrivé à cette conclusion en mesurant la fréquence des ondes radio provenant de la sonde spatiale Cassini lors des survols de Titan, et Journaux a aidé à étayer les résultats avec la thermodynamique. Journaux étudie l’eau et les minéraux sous pression extrême pour évaluer le potentiel de vie sur d’autres planètes.
« La couche aqueuse sur Titan est si épaisse, la pression est si immense, que la physique de l’eau change. L’eau et la glace se comportent d’une manière différente de l’eau de mer ici sur Terre », a souligné Journaux.
Ce graphique montre la structure intérieure proposée de Titan. Le rouge indique où les « poches » d’eau de fonte créent des tunnels à travers la glace vers le noyau de Titan. Baptiste Journaux
Son laboratoire de cryo-minéralogie planétaire à l’UW a passé des années à développer les méthodes pour simuler des environnements extraterrestres en laboratoire. Il a pu fournir à Petricca et à ses collègues un jeu de données décrivant les propriétés physiques anticipées de l’eau et de la glace au plus profond de Titan.
« Nous avons pu les aider à déterminer le signal gravitationnel qu’ils devraient s’attendre à voir sur la base des expériences réalisées ici à l’UW », a indiqué Journaux. « C’était très gratifiant. »
« La découverte d’une couche boueuse sur Titan a également des implications passionnantes pour la recherche de vie au-delà de notre système solaire », a ajouté Jones. « Cela élargit la gamme des environnements que nous pourrions considérer comme habitables. »
Bien que l’idée d’un océan sur Titan ait stimulé la recherche de vie là-bas, les chercheurs pensent que les nouvelles découvertes pourraient améliorer les chances de la trouver. Les analyses indiquent que les poches d’eau douce sur Titan pourraient atteindre 68 degrés Fahrenheit. Tout nutriment disponible serait plus concentré dans un petit volume d’eau, comparé à un océan ouvert, ce qui pourrait faciliter la croissance d’organismes simples.
Bien qu’il soit peu probable que les chercheurs découvrent des poissons se tortillant dans des canaux boueux, si la vie est trouvée sur Titan, elle pourrait ressembler aux écosystèmes polaires sur Terre.
Journaux fait partie de l’équipe de la future mission Dragonfly de la NASA vers Titan, dont le lancement est prévu en 2028. Les données collectées ici guideront la mission et Journaux espère revenir avec des preuves de vie sur la planète et une réponse définitive concernant l’océan.
Les co-auteurs incluent Steven D. Vance , Marzia Parisi , Dustin Buccino , Gael Cascioli , Julie Castillo-Rogez , Mark Panning et Jonathan I. Lunine de la NASA ; Brynna G. Downey au Southwest Research Institute ; Francis Nimmo et Gabriel Tobie de l’Université de Nantes ; Andrea Magnanini de l’Université de Bologne ; Amirhossein Bagheri du California Institute of Technology et Antonio Genova de l’Université Sapienza de Rome.
Source : Washington U.
