Les mondes fascinants de Pluton et ses lunes

brules dans l'atmosphère de Pluton
Environ 20 couches de brumes se superposent dans l’atmosphère et toutes ne sont pas parallèles, a relevé l’équipe (regardez celle tout en bas à gauche : elle se rapproche de plus en plus de la surface). Le cliché du limbe de Pluton a été réalisé avec l’instrument Ralph/MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) de la sonde New Horizons, lors du survol inédit du 14 juillet 2015 — Crédit : NASA, JHUAPL, SwRI

Huit mois après la visite historique de New Horizons au système Pluton-Charon et une multitude de découvertes, l’équipe scientifique de la mission publie les premiers résultats de ses enquêtes pour reconstituer l’histoire géologique et climatique de la planète naine dans la revue Science. Résumé des principaux aspects de ce monde étonnamment varié et dynamique.

Durant plus de huit décennies, depuis sa découverte en 1930, la lointaine Pluton nous est apparue comme un point minuscule et flou. Difficile alors pour les astronomes de savoir vraiment à quoi ressemble ce monde qui fut considéré comme la neuvième planète du Système solaire jusqu’en 2006. Il n’y pas si longtemps encore, deux petits satellites supplémentaires venaient d’être détecté.

Depuis juillet 2015, à l’occasion de la visite inédite de New Horizons, qui avait parcouru 4,8 milliards de km en neuf ans et demi, notre regard sur cet astre de la ceinture de Kuiper a considérablement changé. Durant quelques jours autour du 14 juillet, date qui marquait le passage de la sonde au plus près de la planète naine (12.500 km), ses sept instruments ont engrangé quelque 50 gigabits de données. Comme beaucoup le savent déjà, huit mois après cette traversée historique du système Pluton-Charon, la masse d’images et les mesures continuent d’affluer. L’équipe scientifique devrait avoir reçu la totalité en octobre.

En attendant, les chercheurs rassemblent toutes les pièces du puzzle et s’efforcent depuis des mois de déchiffrer la mosaïque de paysages de Pluton. Le moins que l’on puisse dire est que ce corps de 2.370 km de diamètre présente une étonnante diversité géologique et un dynamisme insoupçonné. Une première somme de résultats vient d’être publiée dans la revue Science.

En haut : détail de la plaine Spoutnik sur Pluton où l’on distingue les cellules de glace d’azote et des blocs de glace d’eau dérivant le long de leurs bordures. En bas : la région de la plaine Vulcain sur Charon, riche en glace d’eau — Crédit : NASA, JHUAPL, SwRI
En haut : détail de la plaine Spoutnik sur Pluton où l’on distingue les cellules de glace d’azote et des blocs de glace d’eau dérivant le long de leurs bordures. En bas : la région de la plaine Vulcain sur Charon, riche en glace d’eau — Crédit : NASA, JHUAPL, SwRI

Reconstituer le puzzle géologique

Par où commencer ? La Nasa a listé les neuf principaux résultats abordés dans les cinq articles scientifiques signés par l’équipe de la mission. Il y est question bien sûr de la vaste plaine claire en forme de Cœur, notamment de sa moitié gauche baptisée Spoutnik. Comme nous l’avons vu dans les épisodes précédents, c’est un des environnements les plus actifs, animés notamment par la convection de cellules de glace d’azote. L’absence totale de cratères d’impact souligne combien la surface de cette région est jeune. Son âge est estimé à seulement 10 millions d’années. Cela contraste avec les reliefs plus au sud (sud-est), sombre, recouvert essentiellement de tholins, à l’exception des plus hauts sommets saupoudrés de méthane glacé, de sa bande équatoriale nommée Cthulhu (prononcez kuh-THU-lu). Là, les cratères trahissent l’existence de terrains plus anciens.

En étudiant leurs parois et celles des autres visibles un peu partout sur le globe, les chercheurs ont établi que la planète naine a toujours été active tout au long de ses 4,5 milliards d’années de son histoire. Reste encore à déterminer quel est le moteur de ce dynamisme. « Observer Pluton et Charon d’aussi près nous a obligé à complètement réexaminer nos réflexions sur le type d’activité géologique qui peuvent avoir lieu sur des corps planétaires isolés dans cette région lointaine du Système solaire, explique l’un des principaux auteurs des études publiées, Jeff Moore (Ames Research Center), des mondes qui ont longtemps été pensés comme étant des reliques avec peu de changements depuis la formation de la ceinture de Kuiper. »

Patiemment, l’équipe scientifique démêle les pièces du puzzle éparpillées selon la nature des terrains : textures lisses, chaotiques, rocailleuses, crevassées, etc. ; et selon leurs compositions chimiques : glaces d’azote, de méthane, d’eau. Pour ce faire, Spoutnik et ses environs furent découpés en plusieurs zones aux caractéristiques géomorphologiques différentes, chacune racontant une histoire. Des histoires géologiques et des histoires climatiques… « Nous voyons des variantes dans la distribution des glaces volatiles de Pluton qui indiquent de fascinants cycles d’évaporation et de condensation » note Will Grundy, de l’observatoire Lowell à Flagstaff en Arizona. Sur cet astre, où ce sont surtout trois éléments qui interagissent en permanence, c’est plus complexe que sur notre Planète bleue, où c’est le cycle de l’eau qui domine. « […] nous n’avons pas encore tout compris, déclare le chercheur, nous ne voyons que leurs effets sur toute la surface… »

Enfin, si on prend de l’altitude, on s’aperçoit que des couches distinctes de brumes s’empilent dans son atmosphère. Quant aux couches supérieures, elles s’évadent sous le joug du vent solaire. Toutefois, les spécialistes ont remarqué que cela ne se produit pas un rythme aussi élevé qu’estimé jusqu’à l’arrivée de la sonde. En réalité, elle s’échappe à un taux comparable à celui de la Terre. Par ailleurs, « nous avons découvert que le méthane, plus que l’azote, est le premier gaz à s’échapper de Pluton, souligne Randy Gladstone (SwRI). Cela est assez surprenant quand on sait que près de la surface, l’atmosphère de Pluton est composée à 99 % d’azote ».

Région de transition entre la plaine Spoutnik (en haut), piquée d’une multitude de puits de sublimation et les reliefs plus anciens, en direction de Cthulhu, couverts de Tholins et où l’où compte de nombreux cratères — Crédit : NASA, JHUAPL, SwRI
Région de transition entre la plaine Spoutnik (en haut), piquée d’une multitude de puits de sublimation et les reliefs plus anciens, en direction de Cthulhu, couverts de Tholins et où l’où compte de nombreux cratères — Crédit : NASA, JHUAPL, SwRI

Que l’aventure continue

Ces jours de juillet 2015, à près de cinq heures-lumière de la Terre, New Horizons n’était pas seulement venu voir Pluton. Le vaisseau a aussi deviser Charon, deux fois plus petit, et les quatre petits satellites. Voici quelques semaines, nous avions évoqué le très long canyon équatoriale qui déchire la surface de son compagnon. Un événement provoqué par un changement de volume, lorsqu’il s’est refroidi.

Quant aux quatre lunes minuscules, l’orientation de leurs pôles et leurs rotations intriguent encore l’équipe. Leurs compositions aussi n’ont pas grand-chose en commun avec les deux corps dominants. Des indices suggèrent qu’ils sont nés de la fusion de plusieurs corps, il y a plus de 4 milliards d’années, ce qui « renforce les hypothèses que ces petites lunes se sont formées après une collision qui a produit le système binaire Pluton-Charon » explique Hal Weaver, qui a dirigé l’étude à ce sujet publiée dans Science.

« Voilà pourquoi nous explorons, conclut Curt Niebur, chercheur du programme au siège de la Nasa à Washington. Les nombreuses découvertes de New Horizons représentent le meilleur de l’humanité et nous incitent à poursuivre le voyage d’exploration du Système solaire et au-delà. » Et en effet, l’aventure continue pour la sonde puisqu’elle fonce tout droit vers l’objet de Kuiper 2014 MU69 qu’elle devrait atteindre le 1er janvier 2019.

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