Lors de son dernier survol de la plus grande lune de Saturne en 2017, Le vaisseau spatial Cassini de la NASA a recueilli des données radar révélant que les petits lacs liquides de l'hémisphère nord de Titan sont étonnamment profonds, perché au sommet des collines et rempli de méthane.

Les nouvelles découvertes, publié le 15 avril dans Astronomie de la nature , sont la première confirmation de la profondeur de certains des lacs de Titan (plus de 300 pieds, ou 100 mètres) et de leur composition. Ils fournissent de nouvelles informations sur la façon dont le méthane liquide pleut, s'évapore et s'infiltre dans Titan, le seul corps planétaire de notre système solaire autre que la Terre connu pour avoir un liquide stable à sa surface.

Les scientifiques savent que le cycle hydrologique de Titan fonctionne de la même manière que celui de la Terre, avec une différence majeure. Au lieu de l'évaporation de l'eau des mers, former des nuages ​​et de la pluie, Titan fait tout avec du méthane et de l'éthane. Nous avons tendance à considérer ces hydrocarbures comme un gaz sur Terre, sauf s'ils sont pressurisés dans un réservoir. Mais Titan est si froid qu'ils se comportent comme des liquides, comme l'essence à température ambiante sur notre planète.

Les scientifiques savent que les mers du nord, beaucoup plus vastes, sont remplies de méthane, mais trouver les petits lacs du nord remplis principalement de méthane était une surprise. Précédemment, Les données de Cassini ont mesuré Ontario Lacus, le seul grand lac de l'hémisphère sud de Titan. Là, ils ont trouvé un mélange à peu près égal de méthane et d'éthane. L'éthane est légèrement plus lourd que le méthane, avec plus d'atomes de carbone et d'hydrogène dans sa composition.

"Chaque fois que nous faisons des découvertes sur Titan, Titan devient de plus en plus mystérieux, " a déclaré l'auteur principal Marco Mastrogiuseppe, scientifique radar Cassini à Caltech à Pasadena, Californie. "Mais ces nouvelles mesures aident à répondre à quelques questions clés. Nous pouvons maintenant mieux comprendre l'hydrologie de Titan."

En plus des bizarreries de Titan, avec ses caractéristiques terriennes sculptées par des matériaux exotiques, est le fait que l'hydrologie d'un côté de l'hémisphère nord est complètement différente de celle de l'autre côté, a déclaré le scientifique et co-auteur de Cassini Jonathan Lunine de l'Université Cornell à Ithaca, New York.

"C'est comme si vous regardiez le pôle Nord de la Terre et que vous pouviez voir que l'Amérique du Nord avait un cadre géologique pour les corps liquides complètement différent de celui de l'Asie, " dit Lunine.

Du côté est de Titan, il y a de grandes mers avec une faible altitude, canyons et îles. Côté ouest :petits lacs. Et les nouvelles mesures montrent les lacs perchés au sommet de grandes collines et de plateaux. Les nouvelles mesures radar confirment les découvertes antérieures selon lesquelles les lacs sont bien au-dessus du niveau de la mer, mais ils évoquent une nouvelle image de reliefs - comme des mesas ou des buttes - dépassant des centaines de pieds au-dessus du paysage environnant, avec des lacs liquides profonds sur le dessus.

Le fait que ces lacs occidentaux soient petits (à peine des dizaines de kilomètres de diamètre) mais très profonds révèle également aux scientifiques quelque chose de nouveau sur leur géologie :c'est la meilleure preuve à ce jour qu'ils se sont probablement formés lorsque le substrat rocheux de glace et de matières organiques solides s'est dissous chimiquement et s'est effondré. Sur Terre, des lacs d'eau similaires sont appelés lacs karstiques. Se produisant dans des régions comme l'Allemagne, la Croatie et les États-Unis, ils se forment lorsque l'eau dissout le substratum calcaire.

Parallèlement à l'investigation des lacs profonds, un deuxième article dans Nature Astronomy aide à élucider davantage le mystère du cycle hydrologique de Titan. Les chercheurs ont utilisé les données de Cassini pour révéler ce qu'ils appellent des lacs transitoires. Différents ensembles d'observations - à partir de données radar et infrarouges - semblent montrer que les niveaux de liquide ont considérablement changé.

La meilleure explication est qu'il y a eu des changements saisonniers dans les liquides de surface, a déclaré l'auteur principal Shannon MacKenzie, planétologue au Johns Hopkins Applied Physics Laboratory à Laurel, Maryland. "Une possibilité est que ces caractéristiques transitoires auraient pu être des corps liquides moins profonds qui, au cours de la saison, se sont évaporés et se sont infiltrés dans le sous-sol, " elle a dit.

Ces résultats et les conclusions de l'article de Nature Astronomy sur les lacs profonds de Titan soutiennent l'idée que les pluies d'hydrocarbures alimentent les lacs, qui peut ensuite s'évaporer dans l'atmosphère ou s'écouler dans le sous-sol, laissant des réservoirs de liquide stockés ci-dessous.

Cassini, qui est arrivé dans le système Saturne en 2004 et a terminé sa mission en 2017 en plongeant délibérément dans l'atmosphère de Saturne, cartographié plus de 620, 000 milles carrés (1,6 million de kilomètres carrés) de lacs et de mers liquides à la surface de Titan. Il a fait le travail avec l'instrument radar, qui a envoyé des ondes radio et collecté un signal de retour (ou écho) qui a fourni des informations sur le terrain et la profondeur et la composition des corps liquides, ainsi que deux systèmes d'imagerie qui pourraient pénétrer l'épaisse brume atmosphérique de la lune.

Les données cruciales pour la nouvelle recherche ont été recueillies lors du dernier survol rapproché de Titan par Cassini, le 22 avril, 2017. C'était le dernier regard de la mission sur les plus petits lacs de la lune, et l'équipe en a profité au maximum. Recueillir des échos à la surface de petits lacs pendant que Cassini zippé par Titan était un défi unique.

"C'était le dernier hourra de Cassini à Titan, et c'était vraiment un exploit, " dit Lunine