Crédit :Agence spatiale européenne
Les données de la sonde spatiale internationale Cassini ont révélé des molécules organiques complexes provenant de la lune glacée Encelade de Saturne, renforçant l'idée que ce monde océanique abrite des conditions propices à la vie.
On savait très peu de choses sur Encelade avant 2005 - l'année où Cassini a volé pour la première fois à proximité. Depuis, il est devenu une source continue de surprises, avec des secrets encore révélés même maintenant, après la fin de la mission.
Au cours de l'incroyable carrière du vaisseau spatial, les scientifiques ont découvert qu'Encelade, d'un diamètre de 500 km, possède un immense océan souterrain caché sous une épaisse croûte glacée, avec des preuves indiquant de puissants évents hydrothermaux sur le fond marin qui mélangent les matériaux de la lune remplie d'eau, noyau poreux avec l'eau de mer.
Ils ont détecté de puissants geysers libérant un mélange de vapeur d'eau et de grains de glace des océans dans l'espace à travers des fissures – surnommées « rayures de tigre » – dans la coquille glacée de la lune, fournir du matériel pour l'un des anneaux de Saturne.
Maintenant, une équipe dirigée par Frank Postberg et Nozair Khawaja de l'Université de Heidelberg, Allemagne, a identifié des fragments de grosses molécules organiques dans ces grains de glace éjectés. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans La nature .
"C'est la toute première détection de substances organiques complexes provenant d'un monde aquatique extraterrestre, " dit Franck.
"Nous avons trouvé de gros fragments moléculaires qui présentent des structures typiques de molécules organiques très complexes, " ajoute Nozair. " Ces énormes molécules contiennent un réseau complexe souvent construit à partir de centaines d'atomes de carbone, hydrogène, de l'oxygène et probablement de l'azote qui forment des sous-structures en forme d'anneau et de chaîne."
Les fragments, jusqu'à 200 unités de masse moléculaire, sont créés lorsque les grains de glace frappent l'instrument d'analyse de la poussière sur Cassini à des vitesses d'environ 30 000 kilomètres par heure, mais les chercheurs pensent que, avant la collision, les grains contiennent l'original, molécules encore plus grosses, qui pourrait avoir des poids moléculaires de milliers d'unités de masse atomique.
Les scientifiques calculent la masse moléculaire, ou poids, comme la somme des poids des atomes individuels contenus dans la molécule. Précédemment, Cassini n'avait détecté à Encelade que des molécules organiques légères qui étaient beaucoup plus petites que les fragments les plus récemment trouvés.
Ces grosses molécules ne peuvent être créées que par des processus chimiques complexes, y compris ceux liés à la vie. Alternativement, ils pourraient provenir de matériaux primordiaux comme on en trouve dans certaines météorites ou, plus probable, être générés par l'activité hydrothermale.
« À mon avis, les fragments que nous avons trouvés sont d'origine hydrothermale, ayant été traité à l'intérieur du noyau hydrothermalement actif d'Encelade :dans les hautes pressions et températures chaudes que nous y attendons, il est possible que des molécules organiques complexes puissent apparaître, " dit Franck.
Des simulations récentes montrent que suffisamment de chaleur pour alimenter l'activité hydrothermale pendant des dizaines de millions d'années pourrait être générée par le frottement des marées si la lune a un noyau poreux avec de l'eau de mer qui s'y infiltre.
À gauche :L'intérieur de la lune de Saturne Encelade. Le graphique montre la croûte glacée, qui est plus mince dans les régions polaires, au-dessous duquel se trouve un océan. La lune a un noyau rocheux poreux. L'eau qui s'infiltre dans le noyau est réchauffée par contact avec la roche à l'intérieur chauffé par les marées. L'eau chauffée pénètre dans l'océan par des bouches hydrothermales situées sous les pôles. Les matières organiques complexes et les particules rocheuses sont entraînées dans le flux hydrothermal. Les bulles de gaz qui s'élèvent à travers l'océan collectent des matières organiques à leur surface et les transportent vers la coquille de glace. Centre :La nappe phréatique océanique se trouve à l'intérieur de fissures dans la croûte de glace du pôle sud. Les bulles de gaz aident à amener la matière organique à la surface de l'océan, où il crée un film mince dans les évents glacés. À droite :lorsque les bulles éclatent à la surface, elles dispersent une partie des matières organiques, avec un jet d'eau salée de l'océan. Les gouttelettes de la matière organique dispersée se recouvrent de glace lorsque la vapeur d'eau gèle à leur surface, et avec les embruns gelés de l'eau salée de l'océan, sont éjectés dans les panaches puis détectés par Cassini. Notez que les insertions au centre et à droite sont tournées de 180º par rapport à la vue globale à gauche. Crédit :ESA; F. Postberg et al (2018)
Suite à ce scénario, la matière organique est injectée dans l'océan par des cheminées hydrothermales au fond de l'océan d'Encelade - quelque chose qui s'apparente aux sites hydrothermaux trouvés au fond des océans sur Terre, qui sont l'un des environnements possibles que les scientifiques étudient pour l'émergence de la vie sur notre propre planète.
Dans les océans de la Terre, les substances organiques des eaux plus profondes peuvent s'accumuler efficacement sur les parois des bulles d'air montantes, les transporter à la surface où ils sont dispersés avec les embruns lorsque la bulle éclate.
Les scientifiques pensent qu'un processus similaire pourrait se produire sur Encelade. Bulles de gaz, s'élevant à travers des dizaines de kilomètres d'océan, pourraient faire remonter de la matière organique des profondeurs où ils forment un film mince flottant à la surface de l'océan sous la coquille glacée.
Lorsque les bulles éclatent à la surface, cela aide à disperser une partie des matières organiques, avec un jet d'eau salée de l'océan. De minuscules gouttelettes de matière organique dispersée se recouvrent de glace lorsque la vapeur d'eau gèle à leur surface, et avec les embruns gelés de l'eau salée de l'océan, sont éjectés dans les panaches puis détectés par Cassini.
C'est la plus récente d'une longue série de découvertes faites par Cassini qui ont peint Encelade comme un monde aquatique potentiellement habitable.
Avec les données Cassini seules, cependant, il n'est pas possible de confirmer l'origine exacte des substances organiques nouvellement trouvées dont dérivent les fragments observés, car la taille des fragments est à la limite maximale pouvant être détectée par les instruments.
"Si nous pouvions visiter à nouveau Encelade, nous prendrions des instruments qui peuvent voir les molécules entières, pas seulement ces fragments, et cela nous dirait exactement ce qu'ils sont et comment ils ont été créés, " dit Franck.
"Il semble que cette lune mystérieuse gardera ce secret pendant un certain temps, mais il est à la portée d'une future mission à Encelade de résoudre cette partie du puzzle, " ajoute Nozair.
Les révélations de Cassini auront également des implications importantes pour le prochain explorateur des lunes JUpiter ICy de l'ESA, Jus, dont le lancement est prévu en 2022, avec une arrivée dans le système Jupiter en 2029.
Semblable à Saturne, Jupiter possède un système complexe de satellites naturels, avec trois des plus grands – Europe, Ganymède et Callisto - pensé pour avoir un océan souterrain.
"Grâce à l'expérience Cassini, nous saurons quoi chercher et comment l'étudier dans le système Jupiter, " dit Nicolas Altobelli, Scientifique du projet ESA Cassini qui est également responsable du développement des opérations scientifiques Juice à l'ESA.
"Juice continuera l'exploration de mondes potentiellement habitables, enquêter sur les conditions dans lesquelles la vie aurait pu émerger dans notre système solaire."
"Composés organiques macromoléculaires des profondeurs d'Encelade" par F. Postberg et al, est publié dans La nature .
