Comment l’une des lunes de Saturne éjecte des particules des océans sous sa surface

Encelade se distingue des autres corps célestes par son apparence et son comportement. Il a la surface la plus blanche et la plus réfléchissante que les astronomes aient jamais observée. Et il est connu pour pulvériser de minuscules particules de silice glacées – si nombreuses que les particules sont un composant important du deuxième anneau le plus externe autour de Saturne, son soi-disant anneau E.

Encelade est caractérisé comme un “monde océanique”, un corps céleste avec un volume substantiel d’eau liquide. Mais contrairement aux océans sur Terre, qui se trouvent à la surface de la planète, l’océan d’Encelade est protégé par une épaisse couche de glace. La glace ne piège pas complètement l’océan, cependant : certains matériaux de l’étendue aqueuse sont libérés près du pôle sud plus chaud d’Encelade à partir de grandes fractures dans la glace connues sous le nom de “rayures de tigre”.

Les particules de silice éjectées par Encelade commencent leur voyage au fond de la mer, loin sous la surface de la lune – et à ce jour, les scientifiques ne savent pas comment cela se produit ni combien de temps le processus prend.

Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’UCLA offre quelques réponses. La recherche montre que le réchauffement des marées dans le noyau rocheux d’Encelade crée des courants qui transportent la silice, qui est probablement libérée par les évents hydrothermaux en haute mer au cours de quelques mois seulement.

La recherche a été publiée dans Communications Terre & Environnement.

Ashley Schoenfeld, doctorante en sciences planétaires à l’UCLA, a dirigé un groupe qui a analysé les données sur l’orbite, l’océan et la géologie d’Encelade qui avaient été recueillies par le vaisseau spatial Cassini de la NASA. Les scientifiques ont construit un modèle théorique qui pourrait rendre compte du transport de la silice à travers l’océan.

La géologie active d’Encelade est alimentée par les forces de marée alors qu’elle orbite autour de Saturne – la lune est tirée et écrasée par la gravité. Cette déformation crée une friction à la fois dans la coquille de glace de la lune et dans son noyau rocheux profond. Le nouveau modèle a démontré que la friction chauffe suffisamment le fond de l’océan pour créer un courant qui transporte les particules de silice vers la surface.

“Nos recherches montrent que ces flux sont suffisamment puissants pour ramasser des matériaux du fond marin et les amener à la coquille de glace qui sépare l’océan du vide de l’espace”, a déclaré Schoenfeld. “Les fractures à rayures tigrées qui traversent la coquille de glace dans cet océan souterrain peuvent agir comme des conduits directs pour que les matériaux capturés soient jetés dans l’espace. Encelade nous donne des échantillons gratuits de ce qui est caché profondément en dessous.”

Cassini a trouvé des quantités substantielles d’hydrogène gazeux dans les panaches qui, avec la silice, présentent des preuves convaincantes de l’activité hydrothermale au fond de l’océan. Le modèle théorique conçu par l’équipe dirigée par l’UCLA renforce cette hypothèse en démontrant un délai plausible pour le processus et un mécanisme convaincant qui expliquerait pourquoi les panaches contiennent de la silice. Le modèle aiderait également à expliquer pourquoi d’autres matériaux sont transportés à la surface, avec les particules de silice.

“Notre modèle apporte un soutien supplémentaire à l’idée que la turbulence convective dans l’océan transporte efficacement les nutriments vitaux du fond marin à la coquille de glace”, a déclaré le deuxième auteur Emily Hawkins, une ancienne élève de l’UCLA qui est maintenant professeure adjointe de physique à l’Université Loyola Marymount.

Sur Terre, des évents hydrothermaux similaires en haute mer abritent une multitude d’organismes fascinants qui se régalent des minéraux que les évents libèrent.

À l’avenir, les engins spatiaux pourraient recueillir davantage de données pour permettre aux scientifiques d’étudier plus avant les propriétés physiques et chimiques des systèmes de ventilation hydrothermiques potentiels d’Encelade. Pour déterminer si ces évents pourraient soutenir la vie, les scientifiques devraient tester les panaches pour des traces chimiques d’activité biologique, connues sous le nom de biosignatures ; la nouvelle étude offre des conseils qui devraient faciliter la recherche de ces biosignatures.

Les plans de la NASA pour la prochaine décennie incluent des missions qui passeraient, orbiteraient et atterriraient sur Encelade pour recueillir plus d’informations. L’équipe dirigée par l’UCLA prévoit de développer une modélisation supplémentaire qui pourrait aider à façonner les plans de ces missions.

Les autres auteurs de l’article incluent Krista Soderlund et Erin Leonard, deux anciennes élèves de l’UCLA qui sont maintenant des chercheurs à l’Université du Texas, à Austin, et au Jet Propulsion Laboratory, respectivement. La recherche a été financée par la National Science Foundation.