Une nouvelle étude menée par un scientifique de la Terre de l'Université de Bristol a montré qu'un comportement inattendu récemment signalé sur Titan, la plus grosse lune de Saturne, est due à sa chimie atmosphérique unique.

L'atmosphère polaire de Titan a récemment connu un refroidissement inattendu et important, contrairement à toutes les prédictions des modèles et différant du comportement de toutes les autres planètes terrestres de notre système solaire.

Titan est la plus grande lune de Saturne, est plus grande que la planète Mercure, et est la seule lune de notre système solaire à avoir une atmosphère substantielle.

D'habitude, l'atmosphère polaire de haute altitude dans l'hémisphère hivernal d'une planète est chaude en raison de la compression et du réchauffement de l'air descendant - semblable à ce qui se passe dans une pompe à vélo.

Curieusement, Le vortex polaire atmosphérique de Titan semble plutôt être extrêmement froid.

Avant sa disparition ardente dans l'atmosphère de Saturne le 15 septembre, le vaisseau spatial Cassini a obtenu une longue série d'observations de l'atmosphère polaire de Titan couvrant près de la moitié des 29,5 années terrestres de Titan en utilisant l'instrument Composite Infrared Spectrometer (CIRS).

Les observations Cassini/CIRS ont montré que si le point chaud polaire attendu a commencé à se développer au début de l'hiver 2009, cela s'est rapidement transformé en un point froid en 2012, avec des températures aussi basses que 120 K observées jusqu'à fin 2015.

Ce n'est que dans les observations les plus récentes de 2016 et 2017 que le point chaud attendu est revenu.

L'auteur principal, le Dr Nick Teanby de l'École des sciences de la Terre de l'Université de Bristol, dit :« Pour la Terre, Vénus, et Mars, le principal mécanisme de refroidissement atmosphérique est le rayonnement infrarouge émis par le gaz trace CO2 et, comme le CO2 a une longue durée de vie atmosphérique, il est bien mélangé à tous les niveaux atmosphériques et est à peine affecté par la circulation atmosphérique.

"Toutefois, sur Titan, les réactions photochimiques exotiques dans l'atmosphère produisent des hydrocarbures tels que l'éthane et l'acétylène, et les nitriles comprenant le cyanure d'hydrogène et le cyanoacétylène, qui assurent l'essentiel du refroidissement."

Ces gaz sont produits à haute altitude dans l'atmosphère, donc avoir une pente verticale raide, ce qui signifie que leurs abondances peuvent être considérablement modifiées par des circulations atmosphériques verticales même modestes.

Par conséquent, la subsidence polaire hivernale a conduit à des enrichissements massifs de ces gaz radiativement actifs sur le pôle hivernal sud.

Les chercheurs ont utilisé la température et les abondances de gaz mesurées avec Cassini, couplé à un modèle numérique de bilan radiatif des vitesses de chauffage et de refroidissement, pour montrer que l'enrichissement en gaz traces était suffisamment important pour provoquer un refroidissement important et des températures atmosphériques extrêmement froides.

Cela explique les observations antérieures d'étranges nuages ​​de glace de cyanure d'hydrogène qui ont été observés au-dessus du pôle en 2014 avec les caméras de Cassini.

Le Dr Teanby a ajouté :"Cet effet est jusqu'à présent unique dans le système solaire et n'est possible qu'en raison de la chimie atmosphérique exotique de Titan. Un effet similaire pourrait également se produire dans de nombreuses atmosphères d'exoplanètes ayant des implications pour la formation des nuages ​​et la dynamique atmosphérique."

L'étude est publiée dans Communication Nature .