Durant la dernière décennie, la mission internationale Cassini a révélé une intense activité au pôle sud de la lune glacée de Saturne, Encelade, avec des fractures chaudes évacuant des jets riches en eau qui suggèrent une mer souterraine. Une nouvelle étude, sur la base d'observations micro-ondes de cette région, montre que la lune est plus chaude que prévu à quelques mètres sous sa surface glacée. Cela suggère que la chaleur est produite sur une large zone dans cette région polaire et transportée sous la croûte, et que le réservoir d'eau liquide d'Encelade pourrait se cacher à seulement quelques kilomètres en dessous.

En 2005, les observations de la mission NASA/ESA/ASI Cassini ont révélé des panaches de vapeur d'eau et de glace pulvérisés dans l'espace depuis le pôle sud d'Encelade, la sixième plus grosse lune de Saturne. Ces jets proviennent de ce que l'on appelle les « rayures du tigre », quatre fractures chaudes de la surface glacée de la lune. La composition salée de ces jets indique une mer souterraine d'eau liquide qui pourrait interagir avec le noyau rocheux d'Encelade, semblable à l'océan souterrain que l'on pense exister sur la lune de Jupiter, Europe.

De nombreux survols d'Encelade de Cassini ont été consacrés à la compréhension de la structure de l'intérieur de ce corps fascinant et de son réservoir d'eau potentiellement habitable. Maintenant, une étude basée sur des données recueillies lors d'un survol rapproché en 2011 indique que la mer cachée de la lune pourrait être plus proche de la surface qu'on ne le pensait auparavant.

"Pendant ce survol, nous avons obtenu le premier et, Malheureusement, uniquement des observations à haute résolution du pôle sud d'Encelade aux longueurs d'onde micro-ondes, " dit Alice Le Gall du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), et Université Versailles Saint-Quentin (UVSQ), La France. Alice est un membre associé de l'équipe de l'instrument Cassini RADAR et le scientifique principal de la nouvelle étude, publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature .

"Ces observations fournissent un aperçu unique de ce qui se passe sous la surface. Elles montrent que les premiers mètres sous la surface de la zone que nous avons étudiée, bien qu'à un 50-60 K glaciaire, sont beaucoup plus chauds que ce à quoi nous nous attendions :probablement jusqu'à 20 K plus chauds à certains endroits, " Elle ajoute

"Cela ne peut pas s'expliquer uniquement par l'illumination du Soleil et, dans une moindre mesure, Saturne chauffe donc il doit y avoir une source de chaleur supplémentaire."

La chaleur détectée semble se trouver sous une couche de givre beaucoup plus froide, car aucune anomalie similaire n'a été trouvée dans les observations infrarouges de la même région - celles-ci sondent la température de la surface mais ne sont pas sensibles à ce qui se trouve en dessous.

Les observations utilisées par Alice et ses collaborateurs couvrent un domaine étroit, bande en forme d'arc de la région polaire sud, environ 500 km de long et 25 km de large, et situé à seulement 30 km à 50 km au nord des fractures de la rayure du tigre. En raison des contraintes opérationnelles du survol de 2011, il n'a pas été possible d'obtenir des observations micro-ondes des fractures actives elles-mêmes. Cela a eu l'avantage de permettre aux scientifiques d'observer que les terrains thermiquement anormaux d'Encelade s'étendent bien au-delà des rayures du tigre.

"L'anomalie thermique que nous voyons aux longueurs d'onde des micro-ondes est particulièrement prononcée sur trois fractures qui ne sont pas sans rappeler les rayures du tigre, sauf qu'ils ne semblent pas être à l'origine des jets pour le moment, " dit Alice.

Ces fractures apparemment dormantes se trouvant au-dessus du chaud, la mer souterraine indique un caractère dynamique de la géologie d'Encelade :la lune peut avoir connu plusieurs épisodes d'activité à différents endroits au cours de son histoire passée.

Même si les observations ne couvrent qu'une petite partie des terrains polaires sud, il est probable que toute la région soit chaude en dessous et que l'océan d'Encelade pourrait se trouver à seulement 2 km sous la surface glacée. Le résultat est en bon accord avec les résultats d'une étude récente, dirigé par Ondrej Cadek et publié en 2016, qui a estimé l'épaisseur de la croûte sur Encelade. Avec une profondeur moyenne de 18 à 22 km, la coquille de glace semble se réduire à moins de 5 km au pôle sud.

Alice et ses collaborateurs pensent que la source de chaleur souterraine est liée au cycle des marées de la lune le long de son orbite excentrique autour de Saturne. Cela induit des compressions de contraintes et des déformations sur la croûte, conduisant à la formation de failles et de fractures tout en réchauffant les couches souterraines. Dans ce scénario, la croûte de glace plus mince dans la région du pôle sud est soumise à une plus grande déformation due aux marées qui, à son tour, dégage plus de chaleur et contribue à maintenir l'eau souterraine sous forme liquide.

"Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour étudier l'émergence de conditions habitables sur les lunes glacées des planètes géantes gazeuses, " dit Nicolas Altobelli, Scientifique de projet de l'ESA pour Cassini–Huygens.

« Si la mer souterraine d'Encelade est vraiment aussi près de la surface que cette étude l'indique, alors une future mission sur cette lune transportant un instrument de sondage radar à pénétration de glace pourrait être en mesure de le détecter. »