Un "cœur battant" d'azote gelé contrôle les vents de Pluton et peut donner lieu à des caractéristiques à sa surface, selon une nouvelle étude.

La célèbre structure en forme de cœur de Pluton, nommé Tombaugh Regio, est rapidement devenu célèbre après que la mission New Horizons de la NASA ait capturé des images de la planète naine en 2015 et révélé que ce n'était pas le monde stérile que les scientifiques pensaient que c'était.

Maintenant, de nouvelles recherches montrent que le célèbre cœur d'azote de Pluton régit sa circulation atmosphérique. Découvrir comment l'atmosphère de Pluton se comporte offre aux scientifiques un autre endroit pour comparer à notre propre planète. De telles découvertes peuvent identifier des caractéristiques à la fois similaires et distinctives entre la Terre et une planète naine à des milliards de kilomètres de distance.

L'azote gazeux - un élément également présent dans l'air sur Terre - comprend la majeure partie de la mince atmosphère de Pluton, ainsi que de petites quantités de monoxyde de carbone et de méthane, un gaz à effet de serre. L'azote gelé recouvre également une partie de la surface de Pluton en forme de cœur. Au cours de la journée, une fine couche de cette glace d'azote se réchauffe et se transforme en vapeur. La nuit, la vapeur se condense et forme à nouveau de la glace. Chaque séquence est comme un battement de coeur, pomper des vents d'azote autour de la planète naine.

Nouvelle recherche dans les AGU Journal of Geophysical Research :Planètes suggère que ce cycle pousse l'atmosphère de Pluton à circuler dans la direction opposée de sa rotation, un phénomène unique appelé rétro-rotation. Alors que l'air fouette près de la surface, il transporte la chaleur, des grains de glace et des particules de brume pour créer des traînées de vent sombres et des plaines dans les régions du nord et du nord-ouest.

"Cela met en évidence le fait que l'atmosphère et les vents de Pluton, même si la densité de l'atmosphère est très faible, peuvent avoir un impact sur la surface, " dit Tanguy Bertrand, astrophysicien et planétologue au centre de recherche Ames de la NASA en Californie et auteur principal de l'étude.

La majeure partie de la glace d'azote de Pluton est confinée à Tombaugh Regio. Son "lobe" gauche est un 1, Une calotte glaciaire de 1 000 kilomètres (620 miles) située dans un bassin profond de 3 kilomètres (1,9 mile) nommé Spoutnik Planitia, une zone qui contient la majeure partie de la glace d'azote de la planète naine en raison de sa faible altitude. Le "lobe" droit du cœur est composé de hautes terres et de glaciers riches en azote qui s'étendent dans le bassin.

"Avant Nouveaux Horizons, tout le monde pensait que Pluton allait être un netball—complètement plat, presque pas de diversité, " dit Bertrand. " Mais c'est complètement différent. Il y a beaucoup de paysages différents et nous essayons de comprendre ce qui s'y passe."

vents d'ouest

Bertrand et ses collègues ont entrepris de déterminer comment l'air circulant - qui est de 100, 000 fois plus mince que celle de la Terre - pourrait façonner des caractéristiques à la surface. L'équipe a extrait les données du survol de New Horizons en 2015 pour décrire la topographie de Pluton et ses couvertures de glace d'azote. Ils ont ensuite simulé le cycle de l'azote avec un modèle de prévision météorologique et évalué comment les vents soufflaient à la surface.

Le groupe a découvert que les vents de Pluton au-dessus de 4 kilomètres (2,5 miles) soufflaient vers l'ouest - la direction opposée à la rotation orientale de la planète naine - dans une rétro-rotation pendant la majeure partie de son année. Comme l'azote dans Tombaugh Regio se vaporise dans le nord et devient de la glace dans le sud, son mouvement déclenche des vents d'ouest, selon la nouvelle étude. Aucun autre endroit du système solaire n'a une telle atmosphère, sauf peut-être la lune de Neptune Triton.

Les chercheurs ont également découvert un fort courant de mouvements rapides, l'air près de la surface le long de la limite ouest du bassin de Spoutnik Planitia. Le flux d'air est comme les modèles de vent sur Terre, comme le Kuroshio le long de la bordure orientale de l'Asie. L'azote atmosphérique se condensant en glace entraîne ce modèle de vent, selon les nouvelles découvertes. Les hautes falaises de Spoutnik Planitia emprisonnent l'air froid à l'intérieur du bassin, où il circule et devient plus fort au fur et à mesure qu'il traverse la région ouest.

L'existence du courant intense de frontière ouest a excité Candice Hansen-Koharcheck, un planétologue au Planetary Science Institute de Tucson, Arizona qui n'était pas impliqué dans la nouvelle étude.

"C'est vraiment le genre de chose qui est dû à la topographie ou aux spécificités du cadre, " dit-elle. " Je suis impressionnée que les modèles de Pluton aient avancé au point que vous puissiez parler de la météo régionale. "

A plus grande échelle, Hansen-Koharcheck pensait que la nouvelle étude était intrigante. "Tout ce concept du cœur battant de Pluton est une merveilleuse façon d'y penser, " elle a ajouté.

Ces modèles de vent provenant du cœur d'azote de Pluton peuvent expliquer pourquoi il abrite des plaines sombres et des traînées de vent à l'ouest de Spoutnik Planitia. Les vents pourraient transporter de la chaleur – ce qui réchaufferait la surface – ou pourraient éroder et assombrir la glace en transportant et en déposant des particules de brume. Si les vents sur la planète naine tournoyaient dans une direction différente, ses paysages peuvent sembler complètement différents.

"Sputnik Planitia peut être aussi important pour le climat de Pluton que l'océan l'est pour le climat de la Terre, " dit Bertrand. " Si vous supprimez Spoutnik Planitia - si vous supprimez le cœur de Pluton - vous n'aurez pas la même circulation, " il ajouta.

Les nouvelles découvertes permettent aux chercheurs d'explorer l'atmosphère d'un monde exotique et de comparer ce qu'ils découvrent avec ce qu'ils savent de la Terre. La nouvelle étude met également en lumière un objet à 6 milliards de kilomètres (3,7 milliards de miles) du soleil, avec un cœur qui a captivé le public du monde entier.

"Pluton a un mystère pour tout le monde, " dit Bertrand.