Les brumes de Titan invitent à reconsidérer l’atmosphère des exoplanètes

TitanSunRise_Cassini

L’étude d’occultations solaires par Titan (via Cassini) ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension de l’atmosphère des exoplanètes.

À ce jour, près de 1.800 exoplanètes ont été découvertes. Détecter leurs présences dans le giron d’étoiles qui ressemblent plus ou moins à notre Soleil ne suffit pas. Pour espérer déterminer l’habitabilité de ces mondes distants de plusieurs dizaines ou centaines d’années-lumière, les chercheurs ont besoin d’étudier leurs atmosphères. Celles-ci sont susceptibles, en effet, de refléter les conditions qui règnent à la surface des planètes et par conséquent, de trahir une possible activité biologique. Bien qu’encore balbutiante, cette branche de la discipline attire beaucoup de jeunes chercheurs tels Tyler Robinson (postdoc au centre de recherche Ames de la NASA) et son équipe. Faute de pouvoir les visiter, tous ont recours à diverses méthodes et astuces pour comprendre ce que cachent les exoplanètes sous leurs couvertures nuageuses.

Aussi, à dessein d’appréhender les atmosphères à distance, plusieurs équipes scientifiques ont donc saisi, ces dernières années, l’occasion du transit ou passage de planètes, en l’occurrence des planètes géantes, devant leur étoile pour étudier la lumière de celle-ci au prisme des couches supérieures de l’atmosphère des exoplanètes. Une approche spectrale certes délicate mais prometteuse, réalisée notamment avec les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer. Ces données sont régulièrement recoupées avec celles des modèles développés par les astronomes. Toutefois, remarque le jeune chercheur Tyler Robinson, ces premiers aperçus peuvent être biaisés. Ses assertions s’appuient, en l’espèce, sur les recherches (publiées le 26 mai dans Proceedings of the National Academy of Sciences) qu’il a menées avec son équipe sur le plus grand satellite de Saturne, Titan.

Ils eurent, en effet, l’idée de tirer parti des données recueillies lors de quatre observations du lever ou coucher du Soleil sur Titan — des occultations solaires —, échelonnées entre 2006 et 2011, par la sonde spatiale Cassini. « Il s’avère qu’il y a beaucoup de choses à apprendre en regardant un coucher de soleil » a rappelé le jeune chercheur. Relativement proche de nous et, pour le moins, à notre portée, cette intrigante lune de 5.150 kilomètres de diamètre est enrobée de brume. Son atmosphère très épaisse s’étage sur plusieurs centaines de kilomètres. Rappelons que le module Huygens débarqua sur sa surface en 2004, après une descente qui dura une trentaine de minutes.

L’étude spectrale leur a démontré que la caractérisation des atmosphères est loin d’être simple. La brume qui enveloppe Titan entre 150 et 300 kilomètres d’altitude obstrue en grande partie les éléments divers qui composent la basse atmosphère. Par conséquent, la partie la plus dense et complexe échappe à l’observation. Les couches supérieures peuvent être une couverture efficace et nous détourner de sa véritable identité.

Comme le remarque Mark Marley qui a participé aux recherches, si Titan « ne ressemble en rien aux précédentes suggestions, c’est surtout à cause de la brume ». Pour consolider leurs propositions, l’équipe a également visé d’autres planètes du système solaire et constaté les mêmes résultats.

Lors de sa conception au début des années 1990, rien ne prédisposait la mission Cassini — co-développée par l’ESA et la NASA — à ouvrir de nouvelles perspectives dans l’étude des exoplanètes, en particulier leur atmosphère. À son lancement vers Saturne, en 1997, la chasse aux autres mondes ne faisait que commencer… Comme l’a exprimé Curt Niebur, chercheur au bureau de la Nasa à Washington « il est gratifiant de voir que l’étude du système solaire fournie par Cassini nous aide à comprendre davantage les autres systèmes planétaires ».

titan anneaux de Saturne
Au premier plan, les anneaux de Saturne puis la petite lune Epiméthée et à l’arrière-plan, Titan enveloppé d’une atmosphère dense

Crédit photo : ESA/NASA/Cassini.

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