Image radar en fausses couleurs de lacs à la surface de Titan, en particulier Winnipeg Lacus. © Nasa

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Titan : des lacs de méthane auraient été creusés par des explosions

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Les images radar fournies par Cassini lors de son ultime survol de Titan conduisent à revoir la théorie de l'origine de certains lacs de méthane de cette lune de Saturne. Ce serait des lacs cratère causés par la vaporisation de poches d'azote liquide lorsque Titan se réchauffait.

La première sonde spatiale à atteindre Titan a été Pioneer 11, de la Nasa, le 3 septembre 1979. Mais, les informations qu'elle a fournies à l'Humanité ne sont rien en comparaison de celles qu'allait délivrer la mission Cassini-Huygens par la suite. Cette lune de Saturne avait été découverte en mars 1655 par l'astronome, physicien et mathématicien néerlandais Christiaan Huygens. Elle allait fasciner les exobiologistes, en particulier Carl Sagan, quand ils commencèrent à comprendre que son atmosphère ressemblait probablement à celle de la Terre primitive, mais mise au congélateur.

En effet, cette atmosphère orangée est composée à plus de 95 % d'azote et à quelques pourcents de méthane, puis de traces d'autres hydrocarbures. Malgré une température moyenne bien trop froide (-180 °C) pour que l'eau liquide puisse y exister, on a toutes les raisons de penser qu'elle est le lieu de réactions photochimiques complexes et intéressantes. La sonde Cassini, avec plus de 120 survols de Titan à son actif, y a repéré des étendues liquides constituées par des hydrocarbures comme le méthane (CH4) ou l'éthane (C2H6). Le module Huygens, qui s'est posé sur Titan, semble y avoir photographié des équivalents des roches terrestres mais en réalité constituées par de la glace d'eau.

On pense également que Ligeia Mare, une « mer » de Titan essentiellement composée de méthane, large d'environ 500 kilomètres et profonde de 200 mètres par endroit, possède un fond probablement recouvert d'une couche épaisse de plusieurs dizaines de mètres où se seraient accumulés des composés organiques insolubles, tels des nitriles, benzènes et les fameux tholins de Carl Sagan.

Les lacs, les rivières et les mers de Titan révélés par la mission Cassini. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa/MIT

La « géomorphologie » exotique de Titan

Les géologues qu'intéresse la planétologie comparée se sont aussi intéressés à l'origine des paysages sur Titan en se basant sur le savoir acquis sur Terre et en le transposant aux conditions de la lune de Saturne.

Ainsi, ils pensaient avoir compris que certains petits lacs de quelques dizaines de kilomètres de diamètre étaient probablement les analogues des lacs karstiques terrestres, résultant de l'érosion hydrochimique et hydraulique des roches carbonatées, essentiellement des calcaires. Mais dans le cas de Titan, ce serait du méthane liquide, par exemple apporté par des pluies, qui dissoudrait un substratum de glace et de composés organiques solides, formant ainsi des réservoirs remplis de liquide.

Toutefois, comme l'explique un groupe de chercheurs dans un article publié dans Nature Geosciences, les dernières données collectées par le radar de la sonde Cassini, alors qu'elle passait au plus près de Titan peu avant son plongeon final dans les couches nuageuses de Saturne, ne collent pas avec cette hypothèse. Les petits lacs supposés karstiques proches du pôle Nord de Titan, tels que Winnipeg Lacus, sont en effet entourés de flancs abrupts atteignant des dizaines de mètres de haut.

Ces structures s'expliquent bien si ces lacs sont des lacs cratère initialement creusés par des explosions. On peut les expliquer en se rappelant que Titan subit un effet de serre du fait de la présence de molécules de méthane dans son atmosphère. On a toutes les raisons de penser que le taux de méthane varie au cours du temps, donc l'effet de serre, et donc le climat de Titan.

Au cours de son histoire, des températures suffisamment basses pour que l'azote atmosphérique puisse se condenser en pluies ont dû être atteintes. Il en serait résulté des poches d'azote liquide sous la surface de Titan qui se seraient brutalement vaporiser sous un climat plus chaud, causant des explosions analogues aux éruptions phréato-magmatiques connues sur Terre.

  • L'atmosphère d'azote de Titan contient aussi du méthane, un gaz à effet de serre, dont les concentrations varient au cours du temps, ce qui influe sur le climat de cette lune de Saturne.
  • Pendant des périodes froides, des poches d'azote liquide devaient se former sous sa surface, conduisant à des explosions lors des périodes plus chaudes. Ce serait l'origine de certains petits lacs aujourd'hui remplis de méthane.
  • On explique de cette façon les escarpements repérés aux bords de certains lacs avec le radar de la mission Cassini.
Pour en savoir plus

En images : des lacs de méthane sur Titan bien réels !

Article de Jean Etienne publié le 04/01/2007

Les scientifiques annoncent avoir définitivement démontré la présence de lacs de méthane liquide à la surface de Titan, le plus gros satellite naturel de Saturne. Voici les points essentiels de leur communiqué, à paraître cette semaine dans Nature.

De vastes étendues de méthane liquide ont été mises en évidence à la surface de Titan par imagerie radar, au moyen des données acquises à partir du 22 juillet 2006 via la sonde américaine Cassini en orbite autour de Saturne, selon les scientifiques du programme. Une reconstitution en fausses couleurs réalisée à partir de ces données fournit un aspect aussi fidèle que possible de ce qui a pu apparaître sous le regard électronique de l'engin spatial.

  • Découvrez toutes les photos en haute résolution de la mission Cassini-Huygens 

    Voici quelques points essentiels du communiqué destiné à paraître cette semaine dans Nature, la prestigieuse revue scientifique anglaise.

    Cette image radar en fausses couleurs montre des lacs à la surface de Titan. L'intensité de la couleur est proportionnelle à la puissance du signal réfléchi. Crédit NASA/JPL/USGS.

    Caractéristiques

    Les parties nettement délimitées apparaissant noires ou très foncées sont interprétées comme des lacs de faible réflectivité, y compris les similitudes morphologiques telles les canaux ou les embouchures ainsi que les dépressions topographiques.

    Les surfaces foncées en surface peuvent être formées de liquide, de glace, de roche ou de composés organiques lisses. Plus de 75 formations de ce type ont été dénombrées, mesurant de 3 à 70 kilomètres.

    Quelques lacs paraissent partiellement asséchés, alors que d'autres semblent remplis de liquide. Certaines cavités partiellement remplies peuvent s'être partiellement évaporées, à moins qu'elles n'aient jamais atteint leur niveau maximum. Les lacs asséchés présentent des remparts et un plancher dont la réflectivité est similaire au terrain environnant, démontrant l'absence en leur sein de tout liquide.

    Les taux de remplissage variés de tous les lacs observés suggèrent que leur existence pourrait être soumise à de nombreux changements d'aspect et même être provisoire selon un timing indéterminé, du moins dans la région observée de Titan.

    Au moins 15 des formations les plus foncées paraissent remplies de liquide et ne montrent aucune trace évidente d'érosion. Celles-ci présentent de nombreuses similitudes avec des lacs terrestres confinés dans des cratères d'impact, comme par exemple le lac Clearwater au Canada, ou au sein de caldeiras volcaniques, telle le Crater Lake, en Oregon. Leur aspect similaire, ainsi que leurs dimensions s'inscrivant dans une fourchette commune semblent cependant privilégier une origine volcanique.

    Vue radar d'un lac à la surface de Ti
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