Astronomie

Pluton, le royaume des volcans de glaces

Loin d’être une boule glacée et inerte, Pluton est un monde qui semble se transformer en continu sur des échelles de temps à la fois courtes et longues, comme vient de révéler la sonde New Horizons

«Nous ne nous attendions pas à ce que ce monde glacé soit aussi actif!» Orkan Umurhan, chercheur dans l’équipe en charge des études géologiques et géophysiques relatives aux données de New Horizons, dresse la liste des découvertes surprenantes faites sur Pluton. «Nous avons trouvé des volcans particuliers, des glaces atteignant leur température de fusion, des failles trahissant une activité tectonique, des plaines et des coulées glaciaires, des blocs de glace de 500 m de haut qui se déplacent…»

La surface de la planète naine semble se transformer non seulement à l’échelle des temps géologiques, mais aussi au fil des saisons. C’est ce que rapportent les analyses en profondeur des premières données envoyées par la sonde qui a survolé Pluton le 14 juillet 2015 et continue d’en transmettre des images somptueuses. Les résultats des différentes équipes de recherche sont publiés vendredi 18 mars dans la revue «Science».

Azote mou

«La première chose que l’on constate, en regardant l’ensemble des cartes établies, c’est que de grandes régions sont dépourvues de cratères d’impact, commente Leslie Young, directrice adjointe de la mission. Étant donné que la planète est âgée de 4 milliards d’années, elle devrait être couverte de cratères. Cela signifie qu’une partie de sa surface est géologiquement jeune, et qu’elle a été restructurée».

L’une de ces régions, pour l’instant nommée Spoutnik Planum (la toponymie est encore informelle), est un énorme glacier d’azote, de méthane, et de dioxyde de carbone qui s’étend sur 870 000 km² de part et d’autre de l’équateur. Il se serait formé il y a 10 millions d’années tout au plus. «Nous avons observé dans cette région des structures qui ressemblent à des cellules de convection, indique Bernard Schmitt, de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble. De l’azote relativement mou pourrait donc remonter vers la surface». Comment est-ce possible à cet endroit du système solaire, où les températures moyennes avoisinent les -230 °C et semblent tout figer?

Nous ne nous attendions pas à ce que ce monde glacé soit aussi actif!

La chimie détient la clef du mystère: la température de fusion de l’azote est de -210 °C. Il suffit donc de réchauffer la glace d’azote de Pluton d’une vingtaine de degrés pour qu’elle se mette en mouvement. Cette transformation se fait probablement au fil des saisons: comme Pluton est inclinée de 60° sur son orbite, et que cette dernière est très excentrée – la distance de Pluton par rapport au Soleil varie de 3 milliards de kilomètres –, les saisons sont très marquées, ce qui peut alterner les périodes de refroidissement et de réchauffement.

Cryovolcans

Rien de tel, en revanche, pour les parties de la surface composées de glace d’eau. Elles sont dures comme de la roche et le restent à des températures aussi basses. Mais leur nature est sans doute à l’origine de deux édifices étonnants observés par New Horizons: des montagnes de 4 à 6 km de haut percées d’un cratère plus profond qu’elles. «D’après ce que nous comprenons, ces monts (appelés Mont Wright et Mont Piccard, ndr) sont des cryovolcans, dont la structure se rapproche des volcans hawaïens que nous avons sur Terre», dévoile Orkan Umurhan. Des volcans de glace d’eau par -230 °C? «Nous supposons que le fluide qu’ils émettent provient d’un endroit situé à 200 km de profondeur sous la surface, où l’eau, chauffée par des éléments radioactifs, pourrait exister à l’état liquide. Nous devons continuer d’analyser les données afin de vérifier ce scénario.»

Les nouvelles images de Pluton montrent par ailleurs un monde haut en couleur, où les régions claires contrastent avec des régions dominées par des tons rouille. «Cette couleur est due aux tholins, des molécules organiques à base de méthane qui se forment dans l’atmosphère sous l’effet du rayonnement ultraviolet du Soleil, détaille François Forget, du Laboratoire de météorologie dynamique de l’Université Pierre et Marie Curie à Paris. Elles sont à l’origine de ces beaux spectacles de brumes et se déposent ensuite à la surface en formant un dépôt marron que l’on retrouve surtout au niveau de l’équateur, où il fait un peu plus chaud qu’aux pôles.»

Cette belle atmosphère bleutée, prise à contre-jour par la sonde, recèle également des surprises. «Avant le survol, nous pensions que Pluton se comportait comme une comète, et perdait en permanence de grandes quantités d’azote qu’elle puisait dans sa surface», explique François Forget. Or les températures mesurées par New Horizons montrent que la haute atmosphère est plus froide que prévu, et retient de ce fait l’azote qui la compose principalement. «Cela change tout, poursuit François Forget. Pluton n’a pas perdu un kilomètre d’épaisseur de glace d’azote, comme nous le pensions, mais plutôt un centimètre. Cependant, nous ne connaissons pas les raisons pour lesquelles Pluton a gardé une atmosphère aussi froide.»

New Horizons a également observé les cinq satellites qui tournent autour de Pluton, Nix, Hydra, Kerberos, Styx, et Charon, le plus gros d’entre eux. Les chercheurs pensent que ce système planétaire a été créé il y a 4 milliards d’années à la suite d’une collision entre Pluton et un autre objet de la même taille. Tandis que les quatre petits satellites tournent rapidement sur eux-mêmes, Charon, comme la Lune, présente toujours la même face à Pluton, en raison de l’attraction gravitationnelle qui les lie. Et contrairement à Pluton, la surface de Charon, bien que complexe et marquée par d’immenses balafres tectoniques, ne présente aucune trace d’activité récente.


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