Dehors dans le plus loin dans notre système solaire, se trouve la planète naine glacée, Pluton. Apparemment abandonné, il n’est pas seul – comme dans le mythe, donc dans la vie, Pluton est accompagné de Charon, du nom du passeur de la légende grecque dont le travail consistait à emmener les âmes des morts à travers le fleuve Achéron (ou le Styx) jusqu’à Hadès . À juste titre, Charon la lune est tachée d’une couleur rouge trouble à son pôle nord rappelant le sang séché – comme si le terrain glacé était un champ de bataille gelé. La région porte même le nom de Mordor Macula. Mais les scientifiques ne savent pas exactement comment il a obtenu sa teinte sanglante. Maintenant, une nouvelle théorie bouleverse nos idées sur la composition de Charon – et ses liens avec Pluton.
La théorie de Pluton — Les scientifiques savent que la couleur rougeâtre du Mordor Macula provient de composés chimiques appelés tholins, qui se forment lorsque le rayonnement décompose des produits chimiques organiques comme le méthane et le dioxyde de carbone. Mais depuis le vaisseau spatial New Horizons a découvert Mordor Macula en 2015, le mystère a été d’où provenait la matière organique en premier lieu.
La théorie principale, jusqu’à présent, blâme Pluton. Les gaz s’échappant de l’atmosphère de la planète naine ont peut-être dérivé vers Charon et se sont accumulés autour de sa surface. Lorsque le gaz atteignait les pôles de Charon, les températures glaciales condensaient le gaz en glace.
Mais dans une nouvelle étude, Pluton pourrait enfin laver son nom de cet acte. Scientifique planétaire de l’Université Purdue Stéphanie Menten et ses collègues suggèrent que l’ancienne les cryovolcans, qui ont fait éruption de neige fondue glacée au lieu de magmapourrait être le vrai coupable.
Ils ont publié leurs résultats dans la revue Communication Nature.
Quoi de neuf – Menten et ses collègues ont calculé la quantité de méthane qui aurait pu être évacuée des profondeurs de Charon par les mêmes éruptions cryovolcaniques dont ils savaient déjà qu’elles avaient créé le vaste champ de glace sud de la lune, Vulcan Planitia.
Dans ce scénario, “les particules de gaz finiront par sauter sur la surface de Charon, et il existe un ensemble d’équations que vous pouvez utiliser pour suivre, au hasard, ce qui arrivera à ces particules de méthane”, explique Menten. Inverse.
L’équipe a modélisé le sort de 1 000 molécules de méthane individuelles dans l’espoir d’estimer la fréquence à laquelle tout méthane évacué dans Vulcan Planitia pourrait atteindre l’un ou l’autre des pôles de Charon. S’ils réussissaient, selon ce scénario, alors pendant l’hiver, le gaz gèlerait et se déposerait au sol.
Une quantité suffisante de méthane aurait pu éclater au cours du million d’années de formation de Vulcan Planitia – et une quantité suffisante aurait pu se retrouver dans les pièges froids des pôles de Charon pour laisser une couche de méthane gelé de neuf mètres de profondeur sur ce qui est maintenant le Mordor Macula. Les rayons cosmiques et le rayonnement solaire auraient progressivement décomposé la couche supérieure de molécules de méthane et les auraient converties en tholins, composés de teinte plus foncée, et ainsi la région aurait acquis sa couleur rouge sang.
Donc leur théorie va, de toute façon.
Voici le contexte — Jusqu’à il y a environ quatre milliards d’années, Charon contenait un océan caché d’eau liquide contenant de l’ammoniac, du méthane et des traces d’autres produits chimiques enfouis profondément sous sa croûte. Mais lorsque les éléments radioactifs dont la désintégration a chauffé l’intérieur de Charon et gardé l’océan liquide se sont épuisés il y a entre 4 et 2 milliards d’années, l’océan a gelé. Lorsque l’eau gèle, elle se dilate et la glace gonflante a fissuré la croûte de Charon.
“L’océan qui restait, qui est probablement beaucoup moins que ce qui était là pour commencer, était assez sous pression [by the expanding ice], dit Menten. «Donc, parce qu’il était sous pression et qu’il y avait des fractures jusqu’à la surface. Vous pouvez avoir une éruption qui se produit.
Ces éruptions s’apparenteraient à des coulées de lave islandaises sur Terre – une lente effusion de fluide épais et visqueux semblable au miel provenant d’évents cryovolcaniques dispersés à la surface de Charon. Cette poussée de volcanisme glacial a duré un million d’années ou plus, et quand elle a été terminée, 400 000 kilomètres carrés (154 000 miles carrés) de l’hémisphère sud de Charon étaient ensevelis sous une couche de glace d’un kilomètre d’épaisseur, que nous appelons maintenant Vulcan Planitia.
Ils ont calculé que plus de 100 milliards de tonnes métriques de méthane, qui se transforme en gaz à des températures plus basses que l’eau ou l’ammoniac, auraient pu éclater de ces mêmes évents comme des bulles crachant d’une bouteille de soda fraîchement ouverte. Et 97 % de ce méthane aurait atteint le pôle nord ou le pôle sud.
Bien sûr, cela suppose que l’intérieur de Charon contenait réellement du méthane. Jusqu’à présent, les scientifiques n’ont aucune preuve directe de cela, à part les tholins du Mordor Macula. Mais grâce à New Horizons, nous savons que l’intérieur de Pluton contient du méthane, et le deux petits mondes se sont probablement formés du même lot original de matériel au début du système solaire. (En parlant de cela, Menten intervient dans le débat planète contre lune : “Je suis géologue, de formation, donc au lieu de simplement planète contre lune, je les considère comme des mondes.”)
Pourquoi est-ce important – Sur Terre et dans d’autres mondes rocheux, le volcanisme joue un rôle important dans le déplacement de composés organiques volatils, comme le méthane et le dioxyde de carbone, des profondeurs de la planète vers la surface. Les découvertes de Menten et de ses collègues suggèrent que la même chose pourrait être vraie sur les petits mondes glacés de la ceinture de Kuiper. Et cela pourrait aider à expliquer pourquoi tant de mondes de la ceinture de Kuiper semblent avoir du méthane, des tholins ou les deux à leur surface.
“Nous pouvons dire à partir d’observations télescopiques depuis la Terre que beaucoup d’entre eux ont du méthane ou des produits du méthane détectés sur leurs surfaces”, dit Menten, “mais peu de choses ont été proposées pour exactement d’où vient le méthane.”
Makemake et Sedna, par exemple, ont toutes deux des surfaces rougeâtres foncées, et des études de leurs spectres chimiques suggèrent que ces surfaces contiennent de la glace de méthane – et aucune d’elles n’orbite autour d’une autre planète naine comme Pluton, dont l’atmosphère pourrait fournir du méthane et d’autres gaz.
“Il se pourrait que le cryovolcanisme soit un processus assez courant sur ces corps, et ce pourrait être la chose qui fournit réellement ce méthane que nous détectons à partir d’observations terrestres”, explique Menten. New Horizons, le télescope spatial James Webb ou d’autres études futures de la ceinture de Kuiper pourraient voir des plaines lisses en forme de lobe comme Vulcan Planitia sur d’autres mondes comme Makemake et Sedna – preuve d’éruptions glacées passées.
Et après – Les observations futures peuvent également nous aider à comprendre pourquoi Mordor Macula est rouge et non noir. Les tholins s’assombrissent avec le temps, donc une bande de 2 milliards d’années devrait être noire maintenant. Mais Mordor Macula est rouge, tout comme les surfaces de Makemake et Sedna.
Menten et ses collègues suggèrent que les micrométéorites pourraient progressivement user la couche supérieure de tholins, révélant un terrain rouge frais en dessous. Il est également possible que, au moins sur Charon, le gaz s’échappant de l’atmosphère de Pluton puisse aider à rafraîchir la matière déposée par les éruptions il y a longtemps. Plus de données sur Pluton sur Charon ou sur d’autres mondes avec des paysages glacés similaires, pourraient aider à résoudre le mystère.
Pendant ce temps, Menten et ses collègues veulent approfondir le passé géologique de Charon.
“Ce projet de modélisation et d’analyse géologique était à peu près la dernière étape de ce qui s’est passé [with cryovolcanism] sur Charon », dit Menten. “Mais je pense qu’ensuite, nous allons nous concentrer sur ce qui se passe en interne pour Charon, pour voir exactement comment vous pouvez générer suffisamment de pression pour commencer à fissurer la surface.”
