Parmi les nombreuses lunes de notre système solaire, Le Titan de Saturne se démarque - c'est la seule lune avec une atmosphère substantielle et un liquide à la surface. Il a même un système météorologique comme celui de la Terre, bien qu'il pleuve du méthane au lieu de l'eau. Peut-il aussi héberger une sorte de vie ?

La mission Dragonfly de la NASA, qui enverra un atterrisseur déplaçable à giravion à la surface de Titan au milieu des années 30, sera la première mission à explorer la surface de Titan, et il a de grands objectifs.

Le 19 juillet, l'équipe scientifique de Dragonfly a publié "Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander" dans Le Journal des sciences planétaires . L'auteur principal de l'article est Jason Barnes, Dragonfly chercheur principal adjoint et professeur de physique à l'Université de l'Idaho.

Les objectifs de Dragonfly incluent la recherche de biosignatures chimiques; enquêter sur le cycle actif du méthane de la lune; et explorer la chimie prébiotique qui se déroule actuellement dans l'atmosphère de Titan et à sa surface.

"Titan représente l'utopie d'un explorateur, " a déclaré le co-auteur Alex Hayes, professeur agrégé d'astronomie au Collège des arts et des sciences et co-chercheur de Dragonfly. "Les questions scientifiques que nous avons pour Titan sont très vastes car nous ne savons pas encore grand-chose de ce qui se passe réellement à la surface. Pour chaque question à laquelle nous avons répondu lors de l'exploration de Titan par la mission Cassini depuis l'orbite de Saturne, nous en avons gagné 10 nouveaux."

Bien que Cassini soit en orbite autour de Saturne depuis 13 ans, l'atmosphère épaisse de méthane sur Titan a rendu impossible l'identification fiable des matériaux à sa surface. Alors que le radar de Cassini a permis aux scientifiques de pénétrer dans l'atmosphère et d'identifier des structures morphologiques semblables à la Terre, y compris les dunes, lacs et montagnes, les données n'ont pas pu révéler leur composition.

"En réalité, au moment où Cassini a été lancé, nous ne savions même pas si la surface de Titan était un océan liquide global de méthane et d'éthane, ou une surface solide de glace d'eau et de matières organiques solides, " dit Hayes, également directeur du Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science et du Spacecraft Planetary Image Facility à A&S.

La sonde Huygens, qui a atterri sur Titan en 2005, a été conçu pour flotter dans une mer de méthane/éthane ou pour atterrir sur une surface dure. Ses expériences scientifiques étaient principalement atmosphériques, parce qu'ils n'étaient pas sûrs qu'il survivrait à l'atterrissage. Dragonfly sera la première mission à explorer la surface de Titan et à identifier la composition détaillée de sa surface riche en matières organiques.

"Ce qui est si excitant pour moi, c'est que nous avons fait des prédictions sur ce qui se passe à l'échelle locale à la surface et comment Titan fonctionne en tant que système, " Hayes a dit, "et les images et les mesures de Dragonfly vont nous dire à quel point elles ont raison ou tort."

Hayes a travaillé sur Titan pendant presque toute sa carrière. Il est particulièrement désireux de répondre à certaines des questions soulevées par Cassini dans le domaine de sa spécialité :les processus de surface planétaire et les interactions surface-atmosphère.

"Mes intérêts scientifiques principaux sont de comprendre Titan comme un monde complexe semblable à la Terre et d'essayer de comprendre les processus qui conduisent son évolution, " a-t-il dit. " Cela implique tout, des interactions du cycle du méthane avec la surface et l'atmosphère, à l'acheminement des matériaux sur toute la surface et aux échanges potentiels avec l'intérieur."

Hayes apportera également une expertise significative dans un autre domaine :l'expérience opérationnelle des missions de rover sur Mars.

"La mission Dragonfly bénéficie et représente l'intersection de l'histoire substantielle de Cornell avec les opérations de rover et la science Cassini, ", a déclaré Hayes. "Cela rapproche ces deux choses en explorant Titan avec un engin mobile déplaçable."

Les astronomes de Cornell sont actuellement impliqués dans les missions Mars Science Laboratory et Mars 2020, et a dirigé la mission Mars Exploration Rovers. Les leçons tirées de ces rovers sur Mars sont transférées sur Titan, dit Hayes.

Dragonfly passera une journée Titan complète (équivalent à 16 jours terrestres) dans un endroit pour mener des expériences et des observations scientifiques, puis envolez-vous vers un nouvel emplacement. L'équipe scientifique devra prendre des décisions sur ce que le vaisseau spatial fera ensuite en fonction des leçons tirées de l'emplacement précédent - "ce qui est exactement ce que les rovers martiens font depuis des décennies, ", a déclaré Hayes.

Titan's low gravity (around one-seventh of Earth's) and thick atmosphere (four times denser than Earth's) make it an ideal place for an aerial vehicle. Its relatively quiet atmosphere, with lighter winds than Earth, make it even better. And while the science team doesn't expect rain during Dragonfly's flights, Hayes noted that no one really knows the local-scale weather patterns on Titan—yet.

Many of the science questions outlined in the group's paper address prebiotic chemistry, an area that keenly interests Hayes. Many of the prebiotic chemical compounds that formed on early Earth are also formed in Titan's atmosphere, and Hayes is eager to see how far down the road of prebiotic chemistry Titan has really gone. Titan's atmosphere might be a good analogue for what happened on early Earth.

Dragonfly's search for chemical biosignatures will also be wide-ranging. In addition to examining Titan's habitability in general, they'll be investigating potential chemical biosignatures, past or present, from both water-based life to that which might use liquid hydrocarbons as a solvent, such as within its lakes, seas or aquifers.