Chaque année tout au long de sa vie de 4,5 milliards d'années, les volcans de glace sur la planète naine Cérès génèrent en moyenne assez de matière pour remplir une salle de cinéma, selon une nouvelle étude menée par l'Université de l'Arizona.

L'étude, dirigé par le planétologue de l'UA Michael Sori, marque la première fois qu'un taux d'activité cryovolcanique a été calculé à partir d'observations, et ses découvertes aident à résoudre un mystère sur les montagnes manquantes de Cérès.

Découvert en 2015 par le vaisseau spatial Dawn de la NASA, le volcan de glace Ahuna Mons, d'une hauteur de 3 milles, s'élève dans la solitude au-dessus de la surface de Cérès. Encore jeune géologiquement, la montagne a au plus 200 millions d'années, ce qui signifie que, bien qu'il ne soit plus en éruption, il était actif dans un passé récent.

La jeunesse et la solitude d'Ahuna Mons présentaient un mystère. Il semblait peu probable que Cérès soit resté en sommeil pendant des éons et ait soudainement éclaté à un endroit. Mais si d'autres volcans de glace s'étaient élevés de la surface des Céréens dans le passé, où sont ces volcans maintenant ? Pourquoi Ahuna Mons est-elle si seule ?

Sori et ses co-auteurs, y compris son collègue scientifique de l'UA Ali Bramson et le professeur de science planétaire Shane Byrne, cherché à répondre à ces questions.

Dans un article publié l'année dernière, ils ont émis l'hypothèse que les preuves de volcans plus anciens sur la planète naine avaient été effacées au fil du temps par un processus naturel appelé "relaxation visqueuse". Matériaux visqueux, comme du miel ou du mastic, peut commencer comme une goutte épaisse, mais le poids de la goutte l'amène à suinter dans une forme plus plate au fil du temps.

"Les roches ne font pas cela sous des températures et des échelles de temps normales, mais la glace le fait, " dit Sori.

Parce que Cérès est fait à la fois de roche et de glace, Sori a poursuivi la théorie selon laquelle les formations sur la planète naine s'écoulent et se déplacent sous leur propre poids, semblable à la façon dont les glaciers se déplacent sur Terre. La composition et la température des formations affecteraient la rapidité avec laquelle elles se détendent dans le paysage environnant. Plus il y a de glace dans une formation, plus il coule vite; plus la température est basse, plus il coule lentement.

Bien que Cérès ne devienne jamais plus chaude que -30 degrés Fahrenheit, la température varie à sa surface.

« Les pôles de Cérès sont suffisamment froids pour que si vous commencez avec une montagne de glace, ça ne détend pas, ", a déclaré Sori. "Mais l'équateur est suffisamment chaud pour qu'une montagne de glace puisse se détendre sur des échelles de temps géologiques."

Des simulations informatiques ont montré que la théorie de Sori était viable. Les cryovolcans modèles aux pôles de Cérès sont restés figés sur place pour l'éternité. A d'autres latitudes sur la planète naine, les volcans modèles ont commencé leur vie hauts et raides, mais est devenu plus court, plus large et plus arrondie au fil du temps.

Pour prouver que les simulations informatiques avaient fonctionné dans la réalité, Sori a parcouru les observations topographiques du vaisseau spatial Dawn, qui orbite autour de Cérès depuis 2015, pour trouver des reliefs qui correspondent aux modèles.

À travers les 1 million de miles carrés de surface Céréenne, Sori et son équipe ont trouvé 22 montagnes, dont Ahuna Mons, qui ressemblaient exactement aux prédictions de la simulation.

"La partie vraiment excitante qui nous a fait penser que cela pourrait être réel, c'est que nous n'avons trouvé qu'une seule montagne au pôle, " dit Sori.

Bien qu'il soit vieux et battu par les impacts, la montagne polaire, surnommé Yamor Mons, a la même forme générale qu'Ahuna Mons. Il est cinq fois plus large que haut, ce qui lui donne un rapport hauteur/largeur de 0,2. Les montagnes trouvées ailleurs sur Cérès ont des rapports d'aspect inférieurs, tout comme les modèles l'avaient prédit :ils sont beaucoup plus larges que hauts.

En faisant correspondre les vraies montagnes aux montagnes modèles, Sori a pu déterminer l'âge de beaucoup d'entre eux. Le volume des volcans a été estimé en étudiant leur topographie, et en combinant l'âge et le volume, L'équipe de Sori a pu calculer la vitesse à laquelle les cryovolcans se forment sur Cérès.

"Nous avons découvert qu'un volcan se forme tous les 50 millions d'années, " dit Sori.

Cela représente une moyenne de plus de 13, 000 mètres cubes de matériel cryovolcanique chaque année, assez pour remplir une salle de cinéma ou quatre piscines olympiques. C'est beaucoup moins d'activité volcanique que ce que l'on voit sur Terre, où les volcans rocheux génèrent plus d'un milliard de mètres cubes de matière en un an.

En plus d'être moins productif, les éruptions volcaniques sur Cérès sont plus douces que celles sur Terre. Au lieu d'éruptions explosives, les cryovolcans créent l'équivalent glacial d'un dôme de lave :le cryomagma, un mélange salé de roches, la glace et d'autres substances volatiles telles que l'ammoniac suintent du volcan et gèlent à la surface. La plupart des cryovolcans autrefois puissants de Cérès se sont probablement formés de cette façon avant de se détendre.

Les causes des éruptions cryovolcaniques sur Cérès sont encore un mystère, mais des recherches futures pourraient apporter des réponses, car des signes de volcans de glace ont été repérés sur d'autres corps du système solaire au fur et à mesure que des sondes ont survolé. Cérès est le premier corps cryovolcanique mis en orbite par une mission, mais Europe et Encelade, les lunes de Jupiter et de Saturne, sont des candidats probables au cryovolcanisme, tout comme Pluton et sa lune Charon. Europa est d'un intérêt particulier car on pense qu'il a des océans liquides piégés sous une épaisse coquille glacée, que certains scientifiques pensent être parsemé de volcans de glace." Il pourrait y avoir des similitudes entre Europe et Cérès, mais nous devons envoyer la prochaine mission là-bas avant de pouvoir dire avec certitude, " dit Sori.

Alors que les scientifiques explorent d'autres corps potentiellement cryovolcaniques dans le système solaire, ça va être amusant, Sori a dit, pour voir comment Ceres se compare.

Le papier, "Taux cryovolcaniques sur Cérès révélés par la topographie, " a été récemment publié dans Astronomie de la nature .