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New Horizons : l'étonnante diversité géologique de Pluton

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Trois mois après le survol historique de Pluton, l'équipe de la mission New Horizons vient de publier une première description de la planète naine dans la revue Science. L'incroyable complexité géologique de ce petit monde de 2.370 km de diamètre donne beaucoup de travail aux chercheurs. Par ailleurs, une des dernières images envoyées par la sonde dévoile des petits trous à la surface de la plaine Spoutnik.

La visite de New Horizons à l'environnement de Pluton fut express le 14 juillet dernier - la sonde survola alors la planète naine à seulement 12.500 km. Mais la somme des données engrangée est énorme et continue d'affluer au compte-gouttes (il y en a encore pour plus d'un an). Pour l'équipe scientifique de la mission qui décrypte les paysages complexes dépeints par les différents instruments de la sonde spatiale, le travail ne fait que commencer. Chaque semaine, de nouvelles images et mesures arrivent, permettant aux chercheurs de composer par petites touches un portrait, le plus complet possible, de la planète naine, située à 5 milliards de kilomètres, ainsi que de ses fidèles compagnons Charon, Nix, Hydre, Styx et Cerbère.

La sonde révèle la géodiversité de Pluton

Une première description de ce petit monde fascinant vient d'être publiée dans l'édition du 16 octobre de la revue Science. Les auteurs rappellent que, même s'ils avaient connaissance de l'hétérogénéité de Pluton qui se devinait sur les images d'Hubble, ils furent (et le sont encore) très étonnés par la diversité géologique révélée par la sonde. En ce qui concerne la région baptisée Tombaugh - le grand cœur que la Terre entière découvrit lorsque New Horizons était en approche -, nous avons appris qu'il se divise en deux ventricules, chacun arborant une composition différente. Le spectromètre Leisa (Linear Etalon Imaging Spectral Array) a ainsi détecté une dominante de glace d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone dans le ventricule gauche, à l'ouest, à l'inverse de la région de Cthulhu, la large bande sombre qui longe l'équateur de l'astre. Curieusement, ce paysage recouvert surtout de tholins, qui lui donnent ce teint rouge sombre, présente très peu de glace de matériaux volatiles. Plusieurs traces de glace d'eau éparses ont été cependant détectées par Ralph/MVIC (Multispectral Visual Imaging Camera), délivrant ainsi les premières preuves directes de sa présence, contrairement aux observations terrestres qui en étaient incapables. Une question s'impose néanmoins : pourquoi à ces endroits-là ?

Au vu et au su des nappes de glace visqueuse d'azote et de méthane, de l'empilement de couches atmosphériques, de l'érection de chaînes de montagnes, etc., l'équipe, dirigée par Alan Stern, et nombre de géophysiciens s'interrogent naturellement sur ce qui entretient, depuis des milliards d'années, l'activité de ce corps plus petit que la Lune. Cela laisse envisager que d'autres astres de la même famille (inaugurée en 2006) qui se promènent dans la ceinture de Kuiper, comme Éris, Haumea ou Makemake, peuvent avoir des histoires aussi passionnantes à nous raconter.

Néanmoins, Triton, longtemps considéré comme un ancien objet de la ceinture de Kuiper qui s'est lié à Neptune (en quelque sorte un jumeau de Pluton), ne partage plus tant que cela de points communs avec l'ex-neuvième planète. Celle-ci s'avérant en effet « plus différente que similaire » du satellite de Neptune.

À gauche, Nix (48 x 32 km) et à droite Hydre (43 x 32 km) photographiées respectivement avec les instruments Ralph et Lorri le 14 juillet 2015. © Nasa, JHUAPL, SwRI

Pas de nouveaux compagnons de Pluton

Les chercheurs ont également traité des satellites naturels de Pluton dont certains, Hydre et Nix, sont aussi recouverts d'un peu de glace d'eau. Ce fut d'ailleurs une surprise pour eux car ils s'attendaient davantage à des surfaces sombres qui ne soient pas aussi réfléchissantes. Les orbites de ces deux lunes intriguent beaucoup. « Avec les données de New Horizons, nous pensons maintenant que Nix et Hydre tournent très vite et ont une rotation étrange, a déclaré le professeur Douglas Hamilton (université du Maryland) qui avait cosigné un article cet été à leur sujet dans Nature basé sur les observations depuis la Terre et à qui l'on doit la codécouverte de Cerbère en 2011, elles sont peut-être les seules lunes régulières, c'est-à-dire les satellites qui sont proches de leur planète hôte, qui ne pointent pas toujours la même face vers le corps primaire ». Une des explications avancées est la présence de Charon qui, avec Pluton, compose un système binaire. Ce dernier sèmerait le trouble.

L'équipe a en tout cas confirmé les dimensions de Nix et Hydre, évaluées auparavant depuis la Terre. Le premier mesure bien 48 sur 32 km et le second, 43 sur 32 km. Hydre présente une surface qui semble grêlée de plusieurs cratères et Nix, quant à lui, en affiche un de grande taille dont les couleurs se distinguent du reste de l'astre. Nous aurons bien sûr davantage de précisions sur la nature de ces corps célestes dans les semaines et les mois à venir, à mesure que la sonde transmettra les données de Leisa.

Avant que New Horizons n'atteigne Pluton, les scientifiques et les techniciens redoutaient que la sonde, qui avait voyagé durant neuf ans et demi jusque-là, n'entre en collision avec un petit objet, gravitant dans le système binaire, qui leur aurait échappé. Fort heureusement, rien de tel ne fut détecté. Ni avant, quand la planète naine était en vue, ni après, en passant les images collectées au peigne fin. Du moins, rien qui mesure plus de 1,5 km... « Ce qui est cinq fois plus petit que la plus petite lune de Pluton, Styx », souligne Hamilton, qui fut très impliqué des mois durant dans la recherche d'un éventuel obstacle sur le chemin de la sonde. « Nous n'avons aucune nouvelle lune, ni anneaux, ni débris en orbite autour de Pluton. »

Cette image très détaillée prise avec Lorri montre une multitude de trous de plusieurs centaines de mètres de large entre les cellules de glace au sein de la plaine Spoutnik. Certains semblent moins profonds et beaucoup ont fusionné. La largeur de ce paysage photographié le 14 juillet est de 210 km. © Nasa, JHUAPL, SwRI

La plaine Spoutnik criblée de petits trous

Parmi les nouvelles images (prises le 14 juillet, mais reçues à la mi-octobre) figure une vue détaillée d'une portion d'environ 210 km de large de la grande étendue nommée Spoutnik, la moitié gauche du cœur. On y découvre notamment grâce au télescope Lorri de New Horizons des petits trous, plus ou moins alignés entre les cellules, mais aussi une multitude d'autres groupés un peu plus loin dans cette vaste plaine qui, par ailleurs, est loin d'être lisse. Larges de plusieurs centaines de mètres, ces puits ont une profondeur estimée à quelques dizaines de mètres. Pour l'instant, les chercheurs expliquent leur présence par la sublimation des glaces volatiles comme l'azote, mais ne comprennent pas encore leur distribution.

« Pluton est étrange, dans le bon sens du terme, commente Hal Weaver, membre de l'équipe scientifique de la mission. Les puits et la façon dont ils sont alignés, fournissent des preuves de la glace en mouvement et de l'échange de matériaux volatiles entre la surface et l'atmosphère, aussi l'équipe travaille dur pour comprendre quels processus physiques sont à l'œuvre ici ».

À noter qu'une fois encore, sur cette image dont la résolution atteint 250 mètres, il n'y a nulle trace de cratères. Il s'agit vraiment de terrains jeunes. Et même très jeunes.

« Le système de Pluton nous a surpris de plusieurs façons, surtout parce qu'il nous enseigne que les petites planètes peuvent rester actives des milliards d'années après leur formation, a déclaré le directeur de la mission Alan Stern dans le communiqué du JHUAPLNous avons aussi reçu des leçons importantes par le degré de complexité géologique qu'affichent Pluton et Charon. »

La surface de Pluton comprend notamment la plaine Spoutnik (riche en glace d’azote, de méthane et de monoxyde de carbone) qui représente le « ventricule » gauche du cœur alias la région Tombaugh. Image composite prise en haute résolution avec le spectromètre Ralph/MVIC (bleu, rouge et infrarouge), le 14 juillet 2015. © Nasa, JHUAPL, SwRI