Les parfums des brumes organiques de Pluton

Pluton possède une fine atmosphèreatmosphère avec une pression à la surface de seulement un Pascal (100.000 fois moins que sur Terre). Elle se compose surtout de molécules d'azote avec ~0,5 % de méthane. Les photonsphotons solaires ultraviolets dissocient les moléculesmolécules de méthane et déclenchent de riches réactions chimiques organiques. Les petits hydrocarbureshydrocarbures réagissent entre eux ainsi qu'avec l'azoteazote pour former des composés organiques plus complexes et finalement des particules solidessolides qui constituent la brumebrume. La brume de PlutonPluton a été découverte par la sonde New Horizons lors de son survolsurvol en 2015. Elle se présente sous la forme de dizaines de fines couches bleutées distribuées depuis la surface jusqu'à 500 kilomètres d'altitude.

Il a été montré que cette brume est très importante pour le chauffage et le refroidissement de l'atmosphère et la condensationcondensation des gazgaz. Ces processus dépendent fortement de la taille des particules.

Une équipe de scientifiques, dirigée par un chercheur postdoctoral du CNRS au Laboratoire de météorologiemétéorologie dynamique, rapporte les preuves observationnelles d'une distribution « bimodale » de la brume de Pluton, en utilisant des observations de la diffusiondiffusion obtenues pour différents angles par les instruments à bord de New HorizonsNew Horizons. Il est révélé que la brume de Pluton comporte deux types de particules : de petites particules sphériques avec des rayons de quelques dizaines de nanomètresnanomètres et des agrégats duveteux de taille micronique.

La formation des brumes organiques sur Pluton. © Carnegie Institution for Science/Katy Cain

Processus de formation et distribution

Cette découverte fournit des informations clés sur les processus exotiquesexotiques de formation de la brume organique. L'analyse de la distribution bimodale indique un changement rapide près du niveau de pression de ~0,5 Pa, qui a également été proposé comme étant le niveau de la couche de brume détachée sur Titan, la lune de Saturne encore plus enveloppée de brume organique que Pluton. Autour de ce niveau de pression, les petites sphères qui sédimentent vers le bas entrent en collision et se collent les unes aux autres, et commencent à former des agrégats pelucheux et poreux. Le nombre d'agrégats augmente rapidement en raison de leur section transversale beaucoup plus grande que celle des sphères de massemasse équivalente. Cet état de transition est figé lorsque les particules de brume atteignent la surface de Pluton. Aucun autre processus n'est nécessaire pour former une telle distribution bimodale.

La distribution bimodale de la brume de Pluton a des implications pour tous les mondes glacés et motive de nouvelles analyses des observations des brumes sur TitanTitan et Triton (une lunelune de NeptuneNeptune qui possède aussi une fine atmosphère d'azote).