Des vortex atmosphériques inattendus sur Titan

Une étude suggère que c’est les conditions atmosphériques uniques de Titan, l’une des lunes de Saturne, qui est à l’origine des points froids observés par la sonde Cassini.


Une étude suggère que c'est les conditions atmosphériques uniques de Titan, l'une des lunes de Saturne, qui est à l'origine des points froids observés par la sonde Cassini.
Crédit : NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

Une nouvelle étude menée par un scientifique de l’Université de Bristol a montré que le comportement inattendu récemment découvert sur Titan, la plus grande lune de Saturne, est dû à sa unique. L’atmosphère polaire de Titan a récemment connu un refroidissement inattendu et significatif, contrairement à toutes les prédictions du modèle et différant du comportement de toutes les autres planètes terrestres dans notre système solaire.

Les points froids sur Titan

Titan est la plus grande lune de Saturne, elle est plus grande que la planète Mercure et elle est la seule lune dans notre système solaire à avoir une atmosphère substantielle. Généralement, l’atmosphère polaire de haute altitude dans l’hémisphère d’hiver d’une planète est chaude, car l’air est compressé et chauffé et on peut le comparer à ce qui se passe dans une pompe à vélo.

Mais étrangement, le atmosphérique de Titan semble être très froid. Avant sa plongée dans l’atmosphère de Saturne le 15 septembre 2017, la sonde Cassini a collecté une longue série d’observations de l’atmosphère polaire de Titan couvrant près de la moitié des 29,5 années terrestres de Titan en utilisant l’instrument CIRS (Composite Infrared Spectrometer).

Les observations de Cassini/CIRS ont montré que si le point chaud polaire a commencé à se développer au début de l’hiver 2009, il s’est rapidement transformé en point froid en 2012 avec des températures aussi basses que 120 K (-153 degrés Celsius) à la fin de 2015. Ce n’est que dans les observations les plus récentes de 2016 et 2017 qu’on a vu le retour du point chaud.

Des conditions atmosphériques uniques dans le système solaire

Le Dr Nick Teanby, auteur principal de l’École des sciences de la Terre de l’Université de Bristol, a déclaré : Pour la Terre, Vénus et Mars, le principal mécanisme de refroidissement atmosphérique est le rayonnement infrarouge émis par le CO2 et ce dernier possède une longue durée de vie atmosphérique. Il est aussi bien mélangé à tous les niveaux atmosphériques et il est à peine affecté par la circulation atmosphérique.

Mais sur Titan, les réactions photochimiques exotiques dans l’atmosphère produisent des hydrocarbures tels que l’éthane et l’acétylène et des nitriles incluant le cyanure d’hydrogène et le cyanoacétylène, qui fournissent la majeure partie du refroidissement. Ces gaz sont produits dans l’atmosphère et ils ont donc un gradient vertical prononcé ce qui signifie que leurs quantités peuvent être modifiées de façon significative par des circulations atmosphériques verticales même si ces dernières sont faibles.

Par conséquent, le refroidissement polaire a provoqué des enrichissements massifs de ces gaz actifs sur le pôle Sud de l’hiver. Les chercheurs ont utilisé les quantités de température et de gaz mesurées avec Cassini, combinés à un modèle d’équilibre radiatif sur les taux de réchauffement et de refroidissement pour montrer que l’enrichissement gazeux était suffisamment important pour provoquer un refroidissement important et des températures atmosphériques extrêmement froides.

Cela explique les observations précédentes sur d’étranges nuages de glace à base de cyanure d’hydrogène qui ont été observés au-dessus du pôle en 2014 avec les caméras de Cassini. Selon Dr Teanby : Cet effet est unique dans le système solaire et il n’est possible que grâce à la chimie atmosphérique exotique de Titan. Un effet similaire pourrait également se produire dans de nombreuses atmosphères d’exoplanètes ayant des implications sur la formation des nuages et la dynamique atmosphérique.

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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