Un zoom sur le « cœur de Pluton » une région glacée en forme de cœur et d'environ 2.000 km de large sur la planète naine. On y voit la plaine Spoutnik. Cette plaine située à l'équateur de Pluton semble relativement jeune car elle est relativement lisse et dépourvue de cratères. Elle serait âgée de moins de 100 millions d'années. © Nasa

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Pluton : un océan de neige fondue sous son cœur

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L'existence d'océans internes sur les planètes rocheuses situées au-delà de Mars semble presque devenir la règle au fur et à mesure que l'Homme explore le Système solaire. Les images fournies par la mission New Horizons laissent penser qu'il s'en trouve un sur Pluton, sous la fameuse région Tombaugh.

À la fin du mois d'octobre 2016, les dernières données collectées par la sonde New Horizons lors de son survol de Pluton et de ses lunes ont finalement atteint la Terre. Les contraintes de la mission aux confins du Système solaire (en particulier celle de transmettre ces données avec une antenne de seulement 12 watts de puissance à 5 milliards de kilomètres) ont imposé une durée de 15 mois pendant laquelle 6,25 Go d'informations ont été envoyées au compte-gouttes vers notre Planète avec un débit comparable à un modem des années 1980.

Pendant ce temps-là, les planétologues n'ont pas chômé avec les données déjà disponibles, comme le montre un article récemment publié dans le journal Nature. Les chercheurs y annoncent que les caractéristiques du fameux « cœur de Pluton », plus précisément celles de sa partie gauche appelée la plaine Spoutnik, impliquent l'existence d'un océan sous-terrain. Il serait constitué d'eau partiellement liquide dont la consistance serait celle de la neige à moitié fondue, la slush des Québécois.

Le « cœur de Pluton » est une région glacée en forme de cœur d'environ 2.000 km de large. Elle a été baptisée « région Tombaugh », du nom de Clyde Tombaugh, découvreur de Pluton en 1930 (et décédé en 1997). Le lobe ouest (à gauche de l'image) est formé de glace de monoxyde de carbone (CO) et comprend la plaine Spoutnik. © Nasa

Comment sont-ils arrivés à cette conclusion étonnante ? En cherchant à comprendre un fait mystérieux. La plaine Spoutnik est située quasiment à l'opposé de la lune de Pluton, Charon, sur la surface de la planète naine. Cette lune est en effet en rotation synchrone avec Pluton (elle reste fixe par rapport à un observateur sur la surface de la planète). Or, la plaine Spoutnik, d'où l'on ne peut donc pas voir Charon, est un bassin d'impact géant, dont la taille rappelle celle des bassins que l'on trouve sur Mercure et Mars. Les calculs montrent qu'il n'y a que 5 % de chance que cet impact se soit produit exactement à l'opposé de Charon sur la surface de Pluton. Il est donc plus naturel de supposer que la planète a basculé de sorte qu'elle se trouve dans la configuration observée sous l'effet de la nécessité.

Un océan interne sur Pluton révélé par la plaine Spoutnik

C'est possible si l'on suppose l'existence d'une distribution de masse « anormale » sous la plaine Spoutnik impliquant, dans le langage des physiciens, un moment d'inertie particulier. Plongé dans les fameuses équations d’Euler de la mécanique des solides, ce moment permet aux forces de gravité de faire changer la rotation de Pluton et la planète se trouve au final piégée dans la configuration observée aujourd'hui.

Une coupe du manteau de glace enrobant Pluton. Sous la plaine Spoutnik, une couche de glace plus mince recouvre une zone où l'eau liquide d'un océan de neige fondue (en bleu marine) est remontée vers la surface après l'impact à l'origine du bassin où se trouve cette plaine. © Pam Engebretson

La glace est moins dense que l'eau et c'est pourquoi elle flotte à sa surface. L'anomalie requise dans le moment d'inertie de Pluton s'explique bien si l'impact à l'origine de la plaine Spountnik a redistribué la répartition des masses d'eau d'un océan sous-terrain. Il faut donc pour cela que cet océan existe avec des caractéristiques données. Il serait situé en général à environ 200 kilomètres sous la surface de Pluton, serait profond de 100 kilomètres environ et resterait parfaitement liquide parce qu'il contiendrait de l'ammoniaque.

Pluton n'est qu'un exemple des petits corps célestes que l'on peut trouver dans la ceinture de Kuiper avec une taille comparable. Ces corps pourraient bien eux aussi posséder un océan interne dans de nombreux cas. On ne peut s'empêcher de spéculer sur ce que cela signifie pour le futur de l'exobiologie, quand l'humanité aura réellement colonisé le Système solaire, peut-être dès la fin du XXIe siècle.

New Horizons survole la surface gelée de Pluton  Lors de son survol de Pluton, la sonde New Horizons a capturé des images très détaillées de sa surface. Elles ont permis ce montage vidéo, où l'on découvre pour la première fois la région de Tombaugh, les montagnes de Norgay ainsi que la plaine glacée Spoutnik.