Spoutnik Planitia (le lobe gauche du "cœur" de Pluton) est considéré comme l'équivalent du système solaire externe d'un "mascon" lunaire (concentration de masse). Comme des maçons sur la Lune, Spoutnik Planitia est considéré comme un bassin d'impact, rempli de laves (sur Pluton, les glaces cryogéniques remplacent les laves). Crédit :James Keane
Spoutnik Planitia, un 1, Bassin de 1 000 kilomètres de large dans la région emblématique en forme de cœur observée à la surface de Pluton, pourrait être à son emplacement actuel car l'accumulation de glace a fait basculer la planète naine, créant des fissures et des tensions dans la croûte qui indiquent la présence d'un océan souterrain.
Publié dans le numéro du 17 novembre de La nature , ce sont les conclusions des recherches de James Keane, doctorant au Lunar and Planetary Laboratory de l'Université d'Arizona, et son conseiller, professeur adjoint Isamu Matsuyama. Ils proposent des preuves d'un empilement d'azote gelé faisant basculer la planète entière, un peu comme une toupie avec une liasse de gomme collée dessus, dans un processus appelé véritable dérapage polaire.
"Il y a deux façons de changer la rotation d'une planète, " a déclaré Keane. " Le premier - et celui que nous connaissons tous le mieux - est un changement dans la planète est un changement dans l'obliquité de la planète, où l'axe de rotation de la planète se réoriente par rapport au reste du système solaire. La deuxième voie est à travers une véritable errance polaire, où l'axe de rotation reste fixe par rapport au reste du système solaire, mais la planète se réoriente en dessous."
Les planètes aiment tourner de manière à minimiser l'énergie. En bref, cela signifie que les planètes aiment se réorienter pour placer toute masse supplémentaire plus près de l'équateur, et tout déficit de masse plus proche du pôle. Par exemple, si un volcan géant se développait sur Los Angeles, la terre se réorienterait pour placer L.A. sur l'équateur.
Pour comprendre l'errance polaire sur Pluton, il faut d'abord se rendre compte que contrairement à la Terre, dont l'axe de rotation n'est que légèrement incliné de sorte que les régions autour de l'équateur reçoivent le plus de lumière solaire, Pluton est comme une toupie couchée sur le côté. Par conséquent, les pôles de la planète reçoivent le plus de lumière solaire. Selon la saison, c'est soit l'un soit l'autre, alors que les régions équatoriales de Pluton sont extrêmement froides, tout le temps.
Parce que Pluton est presque 40 fois plus éloigné du soleil que nous, il faut 248 années terrestres à la petite boule de roche et de glace pour compléter une de ses propres années. Aux basses latitudes de Pluton près de l'équateur, les températures sont presque aussi froides que moins 400 degrés Fahrenheit, assez froid pour transformer l'azote en un solide gelé.
Au cours d'une année Pluton, l'azote et autres gaz exotiques se condensent sur les zones ombragées en permanence, et éventuellement, comme Pluton fait le tour du soleil, ces gaz gelés se réchauffent, redevenir gazeux et se recondenser de l'autre côté de la planète, entraînant des « chutes de neige » saisonnières sur Spoutnik Planitia.
Cette animation montre comment Pluton s'est réorienté en réponse aux glaces volatiles remplissant Spoutnik Planitia (le lobe gauche du "Cœur" de Pluton). Spoutnik Planitia a commencé au nord-ouest de sa position actuelle, et comme il se remplissait de glace, les marées de Charon (la plus grande lune de Pluton) ont provoqué la réorientation de toute la planète naine, et aligner Spoutnik Planitia avec l'axe des marées de Pluton (la ligne passant par Pluton et Charon). Si Spoutnik Planitia accumule encore de la glace, alors Pluton est peut-être encore en train de se réorienter. Crédit :Animation de James Tuttle Keane. Cartes de Pluton et de Charon par la NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
"Chaque fois que Pluton fait le tour du soleil, un peu d'azote s'accumule dans le cœur, " dit Keane. " Et une fois que suffisamment de glace s'est accumulée, peut-être une centaine de mètres d'épaisseur, il commence à submerger la forme de la planète, qui dicte l'orientation de la planète. Et si vous avez un excès de masse à un endroit de la planète, il veut aller à l'équateur. Finalement, sur des millions d'années, cela entraînera toute la planète."
Dans un sens, Pluton est une planète (naine) dont la forme et la position dans l'espace sont contrôlées par sa météo.
"Je pense que cette idée d'une planète entière entraînée par le cycle des volatiles n'est pas quelque chose à laquelle beaucoup de gens avaient vraiment pensé auparavant, " a déclaré Keane.
Les deux chercheurs ont utilisé des observations faites lors du survol de New Horizons et les ont combinées avec des modèles informatiques qui leur ont permis de prendre une caractéristique de surface telle que Spoutnik Planitia, déplacez-le sur la surface de la planète et voyez ce que cela fait à l'axe de rotation de la planète. Et bien sûr, dans les modèles, l'emplacement géographique de Spoutnik Planitia s'est retrouvé étrangement proche de l'endroit où l'on s'attendrait à ce qu'il se trouve.
Si Spoutnik Planitia était une grande anomalie de masse positive - peut-être due à la charge de glace d'azote - elle migrerait naturellement vers l'axe des marées de Pluton par rapport à Charon, La plus grande lune de Pluton, à l'approche d'un état d'énergie minimum, selon Keane et Matsuyama. En d'autres termes, l'accumulation massive de glace aboutirait là où elle causerait le moins d'oscillations dans l'axe de rotation de Pluton.
Ce phénomène d'errance polaire est quelque chose qui a été découvert avec la Lune de la Terre et avec Mars, également, mais dans ces cas, c'est arrivé dans un passé lointain, il y a des milliards d'années.
"Sur Pluton, ces processus sont actuellement actifs, " Keane a dit. " Toute sa géologie - les glaciers, montagnes, vallées—semble être lié à des processus volatils. C'est différent de la plupart des autres planètes et lunes de notre système solaire."
La structure géologique sous la surface de Spoutnik Planitia, qui serait un ancien bassin d'impact qui s'est depuis rempli de glaces volatiles. Sur Pluton, il est possible que la croûte amincie recouvre un océan d'eau liquide. Crédit :James Keane
Et pas seulement ça, les simulations et les calculs ont également prédit que l'accumulation de substances volatiles congelées dans le cœur de Pluton provoquerait des fissures et des failles à la surface de la planète exactement aux mêmes endroits où New Horizons les a vues.
La présence de failles tectoniques sur Pluton laisse présager l'existence d'un océan souterrain à un moment donné de l'histoire de Pluton, Keane a expliqué.
"C'est comme congeler des glaçons, " dit-il. " Comme l'eau se transforme en glace, il s'élargit. A l'échelle planétaire, ce processus brise la surface autour de la planète et crée les défauts que nous voyons aujourd'hui."
L'article est publié avec un rapport de Francis Nimmo de l'Université de Californie à Santa Cruz et de ses collègues, qui considèrent également les implications pour la réorientation apparente de Pluton. Les auteurs de cet article sont d'accord avec l'idée que les forces de marée pourraient expliquer l'emplacement actuel de Spoutnik Planitia, mais pour que leur modèle fonctionne, un océan souterrain devrait être présent sur Pluton aujourd'hui.
Les deux publications soulignent la notion d'un Pluton étonnamment actif.
"Avant Nouveaux Horizons, les gens ne pensaient généralement aux volatiles qu'en termes d'un mince placage de givre, un effet de surface qui pourrait changer la couleur, ou affecter la géologie locale ou régionale, " Keane a dit. " Que le mouvement des volatiles et de la glace en mouvement autour d'une planète pourrait avoir un l'effet de déplacement de la planète n'est pas quelque chose que quiconque aurait prédit."
