La planète naine Cérès peut être à des centaines de millions de kilomètres de Jupiter, et encore plus loin de Saturne, mais l'énorme influence de la gravité de ces géantes gazeuses a un effet appréciable sur l'orientation de Cérès. Dans une nouvelle étude, les chercheurs de la mission Dawn de la NASA calculent que l'inclinaison axiale de Cérès - l'angle auquel elle tourne lorsqu'elle se déplace autour du soleil - varie considérablement au cours d'environ 24, 500 ans. Les astronomes considèrent qu'il s'agit d'une période étonnamment courte pour des écarts aussi spectaculaires.

Modifications de l'inclinaison axiale, ou "obliquité, " au cours de l'histoire de Cérès sont liés à la question plus large de savoir où l'eau gelée peut être trouvée à la surface de Cérès, les scientifiques rapportent dans la revue Lettres de recherche géophysique . Étant donné les conditions sur Cérès, la glace ne pourrait survivre qu'à des températures extrêmement froides, par exemple, dans des zones qui ne voient jamais le soleil.

"Nous avons trouvé une corrélation entre les cratères qui restent dans l'ombre à une obliquité maximale, et des dépôts brillants qui sont probablement de la glace d'eau, " dit Anton Ermakov, chercheur postdoctoral au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadéna, Californie, et auteur principal de l'étude. "Les régions qui ne voient jamais la lumière du soleil pendant des millions d'années sont plus susceptibles d'avoir ces dépôts."

Cycles d'obliquité

Au cours des 3 derniers millions d'années, Ceres a traversé des cycles où son inclinaison varie d'environ 2 degrés à environ 20 degrés, les calculs indiquent.

"Nous ne pouvons pas observer directement les changements d'orientation de Cérès au fil du temps, nous avons donc utilisé les mesures de forme et de gravité du vaisseau spatial Dawn pour reconstituer avec précision ce qui s'est avéré être une histoire dynamique, " a déclaré Erwan Mazarico, co-auteur au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

La dernière fois que la planète naine a atteint une inclinaison maximale, qui était d'environ 19 degrés, avait 14 ans, il y a 000 ans, les chercheurs ont dit. En comparaison, La Terre est inclinée de 23,5 degrés. Cette inclinaison importante fait que notre planète connaît des saisons :l'hémisphère nord connaît l'été lorsqu'il est orienté vers le soleil, et l'hiver quand il est pointé loin du soleil. Par contre, L'inclinaison actuelle de Cérès est d'environ 4 degrés, il n'y aura donc pas d'effets saisonniers aussi forts au cours d'une année (soit environ 4,6 années terrestres).

Comment l'obliquité est liée à la glace

Lorsque l'inclinaison axiale est faible, les régions relativement grandes sur Cérès ne reçoivent jamais la lumière directe du soleil, notamment aux pôles. Ces régions constamment ombragées occupent une superficie d'environ 800 milles carrés (2, 000 kilomètres carrés). Mais quand l'obliquité augmente, plus de cratères dans les régions polaires reçoivent une exposition directe au soleil, et les zones constamment ombragées n'occupent que 0,4 à 4 miles carrés (1 à 10 kilomètres carrés). Ces zones à la surface de Cérès, qui restent dans l'ombre même à haute obliquité, peut être assez froid pour maintenir la glace en surface, Les scientifiques de l'aube ont dit.

Ces cratères avec des zones qui restent dans l'ombre pendant de longues périodes sont appelés "pièges froids, " parce qu'ils sont si froids et sombres que les substances volatiles (substances facilement vaporisées) qui migrent dans ces zones ne peuvent pas s'échapper, même plus d'un milliard d'années. Une étude réalisée en 2016 par l'équipe Dawn dans Nature Astronomy a trouvé du matériel brillant dans 10 de ces cratères, et les données du spectromètre de cartographie visible et infrarouge de Dawn indiquent que l'un d'eux contient de la glace.

La nouvelle étude s'est concentrée sur les cratères polaires et a modélisé la progression de l'ombrage à mesure que l'inclinaison axiale de Cérès varie. Dans l'hémisphère nord, seules deux régions constamment ombragées restent dans l'ombre à l'inclinaison maximale de 20 degrés. Ces deux régions ont aujourd'hui des dépôts brillants. Dans l'hémisphère sud, il y a aussi deux régions constamment ombrées à l'obliquité la plus élevée, et l'un d'eux a clairement un dépôt brillant.

Régions ombrées en contexte

Cérès est le troisième corps du système solaire à avoir des régions ombragées en permanence. Mercure et la lune de la Terre sont les deux autres, et les scientifiques pensent qu'ils ont reçu leur glace de corps percutants. Cependant, Mercure et la lune n'ont pas une si grande variabilité dans leurs inclinaisons en raison de l'influence gravitationnelle stabilisatrice du soleil et de la Terre, respectivement. L'origine de la glace dans les pièges froids de Cérès est plus mystérieuse - elle peut provenir de Cérès elle-même, ou peut être délivré par des impacts d'astéroïdes et de comètes. Indépendamment, la présence de glace dans les pièges froids pourrait être liée à une atmosphère d'eau ténue, qui a été détecté par l'observatoire spatial Herschel de l'ESA en 2012-13. Les molécules d'eau qui quittent la surface retomberaient sur Cérès, avec quelques débarquements dans des pièges froids et s'y accumulant.

"L'idée que la glace pourrait survivre sur Cérès pendant de longues périodes est importante alors que nous continuons à reconstruire l'histoire géologique de la planète naine, y compris s'il a émis de la vapeur d'eau, " a déclaré Carol Raymond, chercheur principal adjoint de la mission Dawn et co-auteur de l'étude, basé au JPL.