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 lisse et dépourvue de cratères. Elle serait âgée de moins de 100 millions d'années. Spoutnik planitia serait la plaie cicatrisée de l’impact d’une comète. © Nasa, SwRI, JHUAPL

Sciences

Pluton aurait un océan sous sa surface de glace

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De nouvelles recherches étayent l'hypothèse qu'un océan serait toujours liquide sous la surface gelée de Pluton et cela même quatre milliards et demi d'années après sa formation. Il y a sans doute plus d'océans dans l'univers qu'on ne le pense, estiment les chercheurs.

En 2015, au fil des découvertes des images de Pluton prises par la sonde New Horizons qui l'avait frôlé le 14 juillet, la grande diversité géologique de ce petit monde lointain avait beaucoup surpris les chercheurs. Pour la première fois, l'humanité pouvait voir à quoi ressemble la surface de cette planète naine située au-delà de Neptune, entre 4,4 et 7,3 milliards de kilomètres de la Terre (5,9 milliards de kilomètres en moyenne).

L'une de ses caractéristiques les plus marquantes -- vous en avez sans doute déjà entendu parler -- est ce grand cœur de couleur crème qui s'étale de part et d'autre de l'équateur de Pluton, sur l'une de ses faces. Un cœur froid dont le ventricule gauche, la vaste plaine Spoutnik, est enduit de glace d'azote. Il est probable, proposent des chercheurs, qu'un impact géant en soit à l'origine. Le choc aurait éventré la planète naine et ainsi permis à l'eau de remonter vers la surface. Le déséquilibre des masses a sans doute pesé en faveur de la synchronisation avec son compagnon Charon (deux fois plus petit) -- les deux astres forment un système binaire et sont synchrones. L'axe des marées traverse en effet Spoutnik.

La plaine Spoutnik, moitié gauche du « cœur » qu’arbore Pluton, est traversée par l’axe des marées Pluton-Charon. © Nasa, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Southwest Research Institute

Mais pour les scientifiques, une énigme demeure : vu l'âge de la planète naine (4,6 milliards d'années), pourquoi cet océan, s'il existe, n'est-il pas complètement gelé ? Surtout, sans planète géante à proximité pour masser son noyau sous l'action des forces de marées, comme c'est le cas avec Europe autour de Jupiter, ou Encelade autour de Saturne... Comment est-il possible de conserver un océan si longtemps ?

Dans une étude qui vient de paraître dans Nature Geoscience, une équipe internationale emmenée par Shunichi Kamata, de l'université d'Hokkaido, pense avoir trouvé la réponse : il y aurait une couche protectrice entre la glace en surface et l'océan.

Il y aurait plus d'océans dans l'univers qu'on ne le pensait

Cette couche isolante serait composée d'hydrates de gaz assez visqueux, présument-ils, notamment d'hydrates de méthane, lesquels proviendraient du noyau de la planète naine. Ceci expliquerait d'ailleurs cela : l'absence de CH4 dans la fine atmosphère de Pluton.

Pour inférer cette hypothèse de la longévité de l'océan, les chercheurs ont fait tourner leurs ordinateurs afin de modéliser l'évolution interne de Pluton depuis ses origines. Une simulation incluait dans sa recette une couche d'hydrates de gaz placée entre le présumé océan et la couverture de glace en surface, tandis que dans une autre simulation, elle en était absente. Résultat : pour la première, le réservoir dans le sous-sol gèle difficilement, même après des milliards d'années tandis que dans le second cas, il devrait être figé depuis des centaines de millions d'années.

Vue en coupe de la structure interne supposée de Pluton. L’océan pourrait encore exister s’il est recouvert d’une couche isolante d’hydrates de gaz, située sous le manteau de glace qui affleure à la surface. De la glace d’azote emplit la cuvette de la plaine Spoutnik. © Nasa, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Southwest Research Institute

En outre, l'équipe a constaté que la face interne de la couche de glace mettrait plus d'un milliard d'années pour s'aplanir dans le premier scénario contre seulement un million d'années dans le second, en l'absence de couche isolante. Voilà qui renforce l'argument qu'un océan existe toujours sous la surface de Pluton. Qui l'aurait imaginé il y a encore 10 ans ? Un monde si petit et éloigné du Soleil où, le jour, la température ne dépasse pas -220 °C !

Face à ces résultats, on peut raisonnablement penser que la formule existe ailleurs, au-delà du Système solaire... « Cela voudrait dire qu'il y a plus d'océans dans l'univers qu'on ne le pensait auparavant, ce qui rend l'existence de vies extraterrestres plus plausible » a proclamé l'auteur principal de l'article scientifique. Il n'y aurait pas que dans les zones habitables des étoiles que la vie pourrait exister.

  • Des chercheurs suspectent qu'un océan se cache sous la plaine glacée de Spoutnik.
  • Néanmoins, l'âge de Pluton postule qu'il aurait dû geler depuis longtemps.
  • Une équipe internationale montre comment l'océan pourrait rester liquide : grâce à une couche isolante d'hydrates de gaz.
Pour en savoir plus

Pluton : un océan de neige fondue sous son cœur

Article de Laurent Sacco publié le 17 novembre 2016

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.

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