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Déjà en juin 2015, alors que la sonde New Horizons était en approche de PlutonPluton (qu'elle allait finir par survoler), ses instruments pointés sur CharonCharon avaient fourni des données qui intriguaient les chercheurs. En effet, le pôle nord de la lune principale de Pluton semblait particulièrement rougeâtre. Les superbes images prises lors du survolsurvol de Pluton le 14 juillet 2015 n'ont fait que le confirmer, soulevant du même coup une énigme : d'où pouvait bien venir cette coloration si distincte en comparaison des autres régions de Charon qui apparaissaient grises ?
La réponse à cette question semble bel et bien avoir été donnée par une équipe de planétologues qui publient leur étude dans le journal Nature. L'équipe fait intervenir des composés riches en carbone qui ont été rendus célèbres par les travaux et les ouvrages du grand exobiologiste Carl Sagan, lorsqu'il cherchait à comprendre la chimie sur Titan. Le satellite de SaturneSaturne pouvait en effet être considéré comme une sorte de Terre primitive placée au congélateur, où l'on pouvait encore observer la chimie prébiotiqueprébiotique à l'origine de l'apparition de la vie.
Un schéma simplifié de la synthèse des tholins à partir du méthane et de l'azote moléculaire (molecular nitrogen, en anglais sur le schéma) sous l'action du rayonnement UV (en haut à gauche : Sunlight) et des rayons cosmiques (en haut à droite : Energetic Particles). © Nasa
Du méthane venu de Pluton qui se transforme en tholins sur Charon
Carl SaganCarl Sagan avait rencontré des difficultés à caractériser exactement les substances qu'il avait obtenues au cours d'expériences du type de celle de Miller avec les mélanges de gaz qui se trouvent dans l'atmosphèreatmosphère de TitanTitan. Il avait donc baptisé collectivement ces substances « tholins » ou encore « tholinestholines ». Ce terme est généralement utilisé maintenant pour décrire des composants organiques azotés de couleur rouge-brun (sépia), de structure mal déterminée, qu'on trouve sur les surfaces planétaires des corps glacés du Système solaireSystème solaire externe comme Titan ou Triton. Les mécanismes exacts de leur formation ne sont pas connus, mais on pense qu'ils se forment sous l'action du rayonnement ultravioletultraviolet sur des composés organiques simples tels que le méthane, l'éthane ou l'éthylèneéthylène en présence d'azoteazote et parfois d'eau.
On observe des régions rougeâtres sur Pluton et on sait qu'il y existe du méthane. La présence de tholins y est donc probable, et on pouvait penser aussi qu'il y avait un rapport avec la couleur du pôle nord de Charon. C'est bien la conclusion à laquelle sont arrivés les chercheurs dans l'article de Nature.
En combinant les données fournies par la sonde News HorizonsNews Horizons avec des simulations sur ordinateurordinateur, ils sont parvenus au scénario suivant. Pluton et Charon forment une sorte de planète binairebinaire ; la mécanique céleste nous dit qu'au cours d'une révolution de Pluton autour du SoleilSoleil, qui dure 248 ans, le pôle nord de Charon est éclairé pendant 100 ans, le reste du temps, il est dans l'obscurité et la température y chute alors à -257 °C. C'est assez pour que le méthane qui s'échappe de Pluton et qui est capturé par Charon se condense brutalement à l'état solideétat solide. Le processus s'accompagne de la formation de certains composés carbonés qui vont rester à l'état solide, même quand le pôle se retrouve dans la lumièrelumière du Soleil. Ces composés vont alors encore évoluer chimiquement sous l'action du rayonnement de notre étoileétoile pour donner des tholins, dont les couches vont s'accumuler les unes sur les autres, siècle après siècle, millénaire après millénaire.
Si les chercheurs ont raison, on pourrait bien retrouver le même phénomène pour des planètes nainesplanètes naines transneptuniennes qui possèdent une lune.
