Images en couleurs naturelles de Pluton prises par le vaisseau spatial New Horizons de la NASA en 2015. Crédit :NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker
Une couche isolante gazeuse sous les surfaces glacées d'objets célestes distants pourrait signifier qu'il y a plus d'océans dans l'univers qu'on ne le pensait auparavant. Les simulations informatiques fournissent des preuves convaincantes qu'une couche isolante d'hydrates de gaz pourrait empêcher un océan souterrain de geler sous l'extérieur glacé de Pluton, selon une étude publiée dans la revue Géosciences de la nature .
En juillet 2015, Le vaisseau spatial New Horizons de la NASA a survolé le système de Pluton, fournissant les premières images en gros plan de cette lointaine planète naine et de ses lunes. Les images montraient la topographie inattendue de Pluton, comprenant un bassin ellipsoïdal de couleur blanche nommé Spoutnik Planitia, situé près de l'équateur et à peu près la taille du Texas.
En raison de son emplacement et de sa topographie, les scientifiques pensent qu'un océan souterrain existe sous la coquille de glace qui est amincie à Spoutnik Planitia. Cependant, ces observations sont contradictoires avec l'âge de la planète naine car l'océan aurait dû geler il y a longtemps et la surface interne de la coquille de glace face à l'océan aurait également dû être aplatie.
Des chercheurs de l'université japonaise d'Hokkaido, l'Institut de technologie de Tokyo, Université de Tokushima, Université d'Osaka, Université de Kobé, et à l'Université de Californie, Santa Cruz, considéré ce qui pourrait garder l'océan sous la surface au chaud tout en gardant la surface interne de la coquille de glace gelée et inégale sur Pluton. L'équipe a émis l'hypothèse qu'une « couche isolante » d'hydrates de gaz existe sous la surface glacée de Spoutnik Planitia. Les hydrates de gaz sont des solides cristallins ressemblant à de la glace formés de gaz piégé dans des cages d'eau moléculaires. Ils sont très visqueux, ont une faible conductivité thermique, et pourrait donc apporter des propriétés isolantes.
Le « cœur » lumineux de Pluton est situé près de l'équateur. Sa moitié gauche est un grand bassin baptisé Spoutnik Planitia. Figures créées à l'aide d'images par la NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute. Crédit :Figures créées à partir d'images par la NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
Les chercheurs ont réalisé des simulations informatiques couvrant une échelle de temps de 4,6 milliards d'années, quand le système solaire a commencé à se former. Les simulations ont montré l'évolution thermique et structurelle de l'intérieur de Pluton et le temps nécessaire pour qu'un océan souterrain gèle et pour que la coquille de glace qui le recouvre devienne uniformément épaisse. Ils ont simulé deux scénarios :l'un où une couche isolante d'hydrates de gaz existait entre l'océan et la coquille glacée, et un où il ne l'a pas fait.
Les simulations ont montré que, sans couche isolante d'hydrate de gaz, la mer souterraine aurait complètement gelé il y a des centaines de millions d'années; mais avec un, il ne gèle quasiment pas. Aussi, il faut environ un million d'années pour qu'une croûte de glace uniformément épaisse se forme complètement au-dessus de l'océan, mais avec une couche isolante d'hydrate de gaz, cela prend plus d'un milliard d'années.
Les résultats de la simulation soutiennent la possibilité d'un océan liquide à longue durée de vie existant sous la croûte glacée de Spoutnik Planitia.
La structure intérieure proposée de Pluton. Une fine couche d'hydrate de clathrate (gaz) agit comme un isolant thermique entre l'océan souterrain et la coquille de glace, empêcher l'océan de geler. Crédit :Kamata S. et al., L'océan de Pluton est recouvert et isolé par des hydrates de gaz. Géosciences de la nature , 20 mai 2019.
L'équipe pense que le gaz le plus probable dans la couche isolante hypothétique est le méthane provenant du noyau rocheux de Pluton. Cette théorie, dans lequel le méthane est piégé sous forme d'hydrate de gaz, est cohérent avec la composition inhabituelle de l'atmosphère de Pluton, pauvre en méthane et riche en azote.
Des couches isolantes d'hydrate de gaz similaires pourraient maintenir des océans souterrains à longue durée de vie dans d'autres lunes glacées relativement grandes mais peu chauffées et des objets célestes distants, concluent les chercheurs. "Cela pourrait signifier qu'il y a plus d'océans dans l'univers qu'on ne le pensait auparavant, rendre plus plausible l'existence d'une vie extraterrestre, ", explique Shunichi Kamata de l'Université d'Hokkaido qui a dirigé l'équipe.
