A première vue, Cérès, le plus gros corps de la ceinture principale d'astéroïdes, peut ne pas avoir l'air glacé. Des images du vaisseau spatial Dawn de la NASA ont révélé un monde fortement cratérisé dont la zone la plus lumineuse est constituée de sels hautement réfléchissants, pas de glace. Mais des études récemment publiées par des scientifiques de Dawn montrent deux sources distinctes de preuves de la présence de glace à la surface ou près de la surface de la planète naine. Les chercheurs présentent ces résultats lors de la réunion 2016 de l'American Geophysical Union à San Francisco.

"Ces études soutiennent l'idée que la glace s'est séparée de la roche au début de l'histoire de Cérès, formation d'une couche crustale riche en glace, et que la glace est restée près de la surface au cours de l'histoire du système solaire, " a déclaré Carol Raymond, enquêteur principal adjoint de la mission Dawn, basé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie.

La glace d'eau sur d'autres corps planétaires est importante car c'est un ingrédient essentiel à la vie telle que nous la connaissons. "En trouvant des corps qui étaient riches en eau dans un passé lointain, nous pouvons découvrir des indices sur l'endroit où la vie a pu exister dans le système solaire primitif, ", a déclaré Raymond.

La glace est partout sur Cérès

La surface supérieure de Cérès est riche en hydrogène, avec des concentrations plus élevées aux latitudes moyennes à élevées - compatibles avec de vastes étendues de glace d'eau, selon une nouvelle étude dans la revue Science .

« Sur Cérès, la glace n'est pas seulement localisée à quelques cratères. Il y en a partout, et plus près de la surface avec des latitudes plus élevées, " a déclaré Thomas Prettyman, chercheur principal du détecteur de rayons gamma et de neutrons de Dawn (GRaND), basé à l'Institut des sciences planétaires, Tucson, Arizona.

Les chercheurs ont utilisé l'instrument GRaND pour déterminer les concentrations d'hydrogène, fer et potassium dans la cour (ou mètre) la plus élevée de Cérès. GRAND mesure le nombre et l'énergie des rayons gamma et des neutrons émanant de Cérès. Les neutrons sont produits lorsque les rayons cosmiques galactiques interagissent avec la surface de Cérès. Certains neutrons sont absorbés par la surface, tandis que d'autres s'échappent. Puisque l'hydrogène ralentit les neutrons, il est associé à moins de neutrons s'échappant. Sur Cérès, l'hydrogène est susceptible d'être sous forme d'eau gelée (qui est composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène).

Plutôt qu'une couche de glace solide, il est probable qu'il y ait un mélange poreux de matériaux rocheux dans lequel de la glace remplit les pores, les chercheurs ont trouvé. Les données GRaND montrent que le mélange contient environ 10 pour cent de glace en poids.

"Ces résultats confirment les prédictions faites il y a près de trois décennies selon lesquelles la glace peut survivre pendant des milliards d'années juste sous la surface de Cérès, ", a déclaré Prettyman. "Les preuves renforcent les arguments en faveur de la présence de glace d'eau près de la surface sur d'autres astéroïdes de la ceinture principale."

Des indices sur la vie intérieure de Cérès

Concentrations de fer, hydrogène, le potassium et le carbone fournissent une preuve supplémentaire que la couche supérieure de matériau recouvrant Cérès a été altérée par l'eau liquide à l'intérieur de Cérès. Les scientifiques pensent que la désintégration des éléments radioactifs dans Cérès a produit de la chaleur qui a conduit ce processus d'altération, séparant Cérès en un intérieur rocheux et une enveloppe extérieure glacée. La séparation de la glace et de la roche entraînerait des différences dans la composition chimique de la surface et de l'intérieur de Cérès.

Parce que les météorites appelées chondrites carbonées ont également été altérées par l'eau, les scientifiques sont intéressés à les comparer à Cérès. Ces météorites proviennent probablement de corps plus petits que Cérès, mais avait un débit de fluide limité, ils peuvent donc fournir des indices sur l'histoire intérieure de Cérès. L'étude Science montre que Cérès a plus d'hydrogène et moins de fer que ces météorites, peut-être parce que des particules plus denses ont coulé tandis que des matériaux riches en saumure montaient à la surface. Alternativement, Cérès ou ses composants peuvent s'être formés dans une région du système solaire différente de celle des météorites.

Glace dans l'ombre permanente

Une seconde étude, dirigé par Thomas Platz du Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Allemagne, et publié dans la revue Astronomie de la nature , concentré sur les cratères qui sont constamment dans l'ombre dans l'hémisphère nord de Cérès. Les scientifiques ont examiné de près des centaines de froid, cratères sombres appelés "pièges froids" - à moins de moins 260 degrés Fahrenheit (110 Kelvin), ils sont si froids que très peu de glace se transforme en vapeur au cours d'un milliard d'années. Les chercheurs ont trouvé des dépôts de matière brillante dans 10 de ces cratères. Dans un cratère partiellement éclairé par le soleil, Le spectromètre de cartographie infrarouge de Dawn a confirmé la présence de glace.

Cela suggère que la glace d'eau peut être stockée au froid, sombres cratères sur Cérès. De la glace dans des pièges froids a déjà été repérée sur Mercure et, dans quelques cas, sur la Lune. Tous ces corps ont de petites inclinaisons par rapport à leurs axes de rotation, leurs pôles sont donc extrêmement froids et parsemés de cratères constamment ombragés. Les scientifiques pensent que les corps impactés pourraient avoir livré de la glace à Mercure et à la lune. Les origines de la glace de Cérès dans les pièges froids sont plus mystérieuses, toutefois.

"Nous sommes intéressés par la façon dont cette glace est arrivée là et comment elle a réussi à durer si longtemps, " a déclaré le co-auteur Norbert Schorghofer de l'Université d'Hawaï. " Cela pourrait provenir de la croûte riche en glace de Cérès, ou il aurait pu être délivré depuis l'espace."

Quelle que soit son origine, les molécules d'eau sur Cérès ont la capacité de sauter des régions plus chaudes aux pôles. Une atmosphère d'eau ténue a été suggérée par des recherches antérieures, y compris les observations de vapeur d'eau de l'Observatoire spatial Herschel à Cérès en 2012-13. Les molécules d'eau qui quittent la surface retomberaient sur Cérès, et pourrait atterrir dans des pièges à froid. A chaque saut, il y a une chance que la molécule soit perdue dans l'espace, mais une fraction d'entre eux finit dans les pièges froids, où ils s'accumulent.

Les « points lumineux » obtiennent des noms

Zone la plus lumineuse de Cérès, dans le cratère de l'hémisphère nord Occator, ne brille pas à cause de la glace, mais plutôt à cause des sels hautement réfléchissants. Une nouvelle vidéo produite par le Centre aérospatial allemand (DLR) à Berlin simule l'expérience de voler autour de ce cratère et d'explorer sa topographie. La région lumineuse centrale d'Occator, qui comprend un dôme avec des fractures, a récemment été nommé Cerealia Facula. Le groupe de taches moins réfléchissantes du cratère à l'est du centre s'appelle Vinalia Faculae.

"L'intérieur unique d'Occator peut s'être formé dans une combinaison de processus que nous étudions actuellement, " a déclaré Ralf Jaumann, planétologue et co-investigateur de Dawn au DLR. "L'impact qui a créé le cratère aurait pu déclencher la remontée de liquide de l'intérieur de Cérès, qui a laissé les sels."

Les prochaines étapes de Dawn

Dawn a commencé sa phase de mission prolongée en juillet, et vole actuellement sur une orbite elliptique supérieure à 4, 500 milles (7, 200 kilomètres) de Cérès. Au cours de la mission principale, Dawn a orbité et a atteint tous ses objectifs initiaux à Cérès et à la protoplanète Vesta, que le vaisseau spatial a visité de juillet 2011 à septembre 2012.