Heures supplémentaires, l'eau froide de l'océan s'infiltre dans le noyau poreux de la lune. Les poches d'eau qui pénètrent profondément dans l'intérieur sont réchauffées par le contact avec la roche dans l'intérieur chauffé par les marées et s'élèvent par la suite en raison de la flottabilité positive, conduisant à une interaction supplémentaire avec les roches. La chaleur déposée à la frontière entre le fond marin et l'océan alimente les sources hydrothermales. La chaleur et les particules rocheuses sont transportées à travers l'océan, déclenchant une fonte localisée dans la coquille glacée ci-dessus. Cela conduit à la formation de fissures, d'où les jets de vapeur d'eau et les particules rocheuses du fond marin sont éjectés dans l'espace. Dans le graphique, la « tranche » intérieure est un extrait d'un nouveau modèle qui simule ce processus. La lueur orange représente les parties du noyau où les températures atteignent au moins 90 °C. L'échauffement des marées dû à la friction qui se produit entre les particules dans le noyau poreux fournit une source d'énergie clé, mais n'est pas illustré dans ce graphique. Le réchauffement des marées résulte principalement de l'attraction gravitationnelle de Saturne. Crédit :Surface :NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; intérieur :LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers. Composition graphique :ESA
Assez de chaleur pour alimenter l'activité hydrothermale à l'intérieur de la lune océanique de Saturne Encelade pendant des milliards d'années pourrait être générée par le frottement des marées si la lune a un noyau très poreux, une nouvelle étude révèle, travailler en faveur de la lune en tant que monde potentiellement habitable.
Un article publié dans Astronomie de la nature présente aujourd'hui le premier concept qui explique les principales caractéristiques d'Encelade de 500 km de diamètre observées par la sonde internationale Cassini au cours de sa mission, qui s'est terminé en septembre.
Cela comprend un océan salé global sous une coquille de glace d'une épaisseur moyenne de 20 à 25 km, s'amincissant à seulement 1 à 5 km sur la région polaire sud. Là, des jets de vapeur d'eau et de grains glacés sont lancés à travers les fissures de la glace. La composition du matériau éjecté mesurée par Cassini comprenait des sels et de la poussière de silice, suggérant qu'ils se forment à travers l'eau chaude - au moins 90 ° C - interagissant avec la roche dans le noyau poreux.
Ces observations nécessitent une énorme source de chaleur, environ 100 fois plus que ce qui devrait être généré par la désintégration naturelle des éléments radioactifs dans les roches de son cœur, ainsi qu'un moyen de concentrer l'activité au pôle sud.
L'effet de marée de Saturne serait à l'origine des éruptions déformant la coquille glacée par des mouvements push-pull alors que la lune suit une trajectoire elliptique autour de la planète géante. Mais l'énergie produite par le frottement des marées dans la glace, par lui-même, serait trop faible pour contrebalancer la perte de chaleur vue de l'océan – le globe gèlerait d'ici 30 millions d'années.
Comme Cassini l'a montré, la lune est clairement encore extrêmement active, suggérant que quelque chose d'autre se passe.
Panaches dramatiques, petits et grands, pulvériser de la glace d'eau à partir de nombreux endroits le long des «rayures du tigre» près du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. Les rayures du tigre sont des fissures qui projettent des particules glacées, vapeur d'eau et composés organiques. Plus de 30 jets individuels de différentes tailles peuvent être vus sur cette image, qui est une mosaïque créée à partir de deux images à haute résolution capturées lorsque Cassini a survolé Encelade et à travers les jets le 21 novembre 2009. Cette vue a été obtenue à une distance d'environ 14 000 km d'Encelade. Crédit :Agence spatiale européenne
"Là où Encelade obtient le pouvoir soutenu de rester actif a toujours été un peu mystérieux, mais nous avons maintenant examiné plus en détail comment la structure et la composition du noyau rocheux de la lune pourraient jouer un rôle clé dans la génération de l'énergie nécessaire, " dit l'auteur principal Gaël Choblet de l'Université de Nantes en France.
Dans les nouvelles simulations, le noyau est constitué de facilement déformable, roche poreuse que l'eau peut facilement s'imprégner. En tant que tel, l'eau liquide froide de l'océan peut s'infiltrer dans le noyau et se réchauffer progressivement à cause de la friction des marées entre les fragments de roche glissants, au fur et à mesure que ça s'approfondit.
L'eau circule dans le noyau puis monte car elle est plus chaude que l'environnement. Ce processus transfère finalement la chaleur à la base de l'océan dans des panaches étroits où elle interagit fortement avec les roches. Au fond de la mer, ces panaches s'évacuent dans l'océan plus frais.
Un seul point chaud du fond marin devrait libérer jusqu'à 5 GW d'énergie, correspondant à peu près à la puissance géothermique annuelle consommée en Islande.
De tels points chauds du fond marin génèrent des panaches océaniques s'élevant à quelques centimètres par seconde. Non seulement les panaches entraînent une forte fonte de la croûte de glace au-dessus, mais ils peuvent aussi transporter de petites particules du fond marin, sur des semaines à des mois, qui sont ensuite libérés dans l'espace par les jets glacés.
De plus, les modèles informatiques des auteurs montrent que la plupart de l'eau devrait être expulsée des régions polaires de la lune, avec un processus d'emballement conduisant à des points chauds dans des zones localisées, et donc une coquille de glace plus mince directement au-dessus, conforme à ce qui a été déduit de Cassini.
Cette séquence d'images de film provient de la dernière observation dédiée du panache d'Encelade par Cassini. Les images ont été obtenues sur environ 14 heures alors que les caméras de Cassini fixaient l'actif, lune glacée. La vue pendant toute la séquence est du côté nuit de la lune, mais la perspective d'Encelade de Cassini change au cours de la séquence. Le film commence par une vue de la partie de la surface éclairée par la lumière réfléchie de Saturne et passe à un terrain complètement non éclairé. Le temps d'exposition des images change environ à mi-chemin de la séquence, afin de rendre visibles les détails les plus faibles. (Le changement rend également visibles les étoiles d'arrière-plan.) Les images de cette séquence de film ont été prises le 28 août 2017, à l'aide de la caméra à angle étroit de Cassini. Les images ont été acquises à une distance d'Encelade qui est passée de 1,1 million à 868 000 km. L'échelle de l'image change au cours de la séquence, de 7 à 5 km/pixel. La mission Cassini est un projet coopératif de la NASA, L'ESA et l'Agence spatiale italienne. Crédit :Agence spatiale européenne
"Nos simulations peuvent expliquer simultanément l'existence d'un océan à l'échelle mondiale en raison du transport de chaleur à grande échelle entre l'intérieur profond et la coquille de glace, et la concentration de l'activité dans une région relativement étroite autour du pôle sud, expliquant ainsi les principales caractéristiques observées par Cassini, " dit le co-auteur Gabriel Tobie, également de l'Université de Nantes.
Les scientifiques affirment que les interactions efficaces entre la roche et l'eau dans un noyau poreux massé par le frottement des marées pourraient générer jusqu'à 30 GW de chaleur sur des dizaines de millions à des milliards d'années.
« De futures missions capables d'analyser les molécules organiques du panache d'Encelade avec une précision supérieure à celle de Cassini seraient en mesure de nous dire si des conditions hydrothermales soutenues auraient pu permettre à la vie d'émerger, " dit Nicolas Altobelli, Scientifique du projet Cassini de l'ESA.
Une future mission équipée d'un radar à pénétration de glace serait également en mesure de contraindre l'épaisseur de la glace, et des survols supplémentaires - ou un vaisseau en orbite - amélioreraient les modèles de l'intérieur, vérifier davantage la présence de panaches hydrothermaux actifs.
"Nous piloterons des instruments de nouvelle génération, y compris le radar à pénétration de sol, vers les lunes océaniques de Jupiter au cours de la prochaine décennie avec la mission JUICE de l'ESA, qui est spécifiquement chargé d'essayer de comprendre l'habitabilité potentielle des mondes océaniques dans le système solaire externe, " ajoute Nicolas.
