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Titan : le mystère de son approvisionnement en méthane enfin percé ?

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Le mystère qui entoure l'atmosphère saturée en méthane de Titan vient peut-être d'être percé par une équipe de scientifiques des universités de Nantes et de l'Arizona. En effet, de leur étude des données de la mission Cassini-Huygens, publiée dans l'édition de mars du journal Nature, il ressort que la célèbre lune de Saturne aurait connu trois épisodes majeurs dans son passé, qui auraient permis le réapprovisionnement en méthane de son atmosphère.

Huygens en approche de Titan (Crédits : ESA-D. DUCROS)
Selon une étude récente, Titan aurait connu trois épisodes majeurs dans son histoire, qui auraient permis le réapprovisionnement de son atmosphère en méthane (Courtesy of Christian Waldvogel's )

Titan ressemble comme deux gouttes de méthane à la Terre

14 Janvier 2005. Souvenez-vous : au terme de 2 heures et 28 minutes de descente dans une atmosphère brumeuse et tumultueuse, la sonde Huygens de l'ESA atterrissait sur Titan. Au cours de sa titanesque descente aux enfers, elle délivrait des clichés d'un monde ressemblant singulièrement à la Terre, avec des paysages glacés et des preuves d'une activité fluviale intense. De plus, au contact du sol, elle réchauffait la surface et provoquait une évaporation de méthane.

Les instruments embarqués de la sonde avaient ensuite permis d'affirmer que Titan recelait en son sein de grandes quantités de méthane, à l'état solide et liquide, et que son atmosphère en était également saturée. Les scientifiques avaient alors imaginé que cet hydrocarbure, présent dans le sol et tombant sous la forme d'une pluie orangée, aurait pu façonner le visage de Titan, en y creusant un vaste réseau de canaux et de rivières

La descente de Huygens sur Titan : 3 parachutes, 2 heures 28 minutes de descente (Crédits : ESA)

Des réapprovisionnements réguliers en méthane ?

Subsistent les interrogations soulevées par la présence d'un cycle de méthane sur Titan, semblable au cycle hydrologique sur Terre. En effet, il est communément admis que, au cours de son histoire, l'évaporation du méthane présent à la surface n'a pas été suffisante pour pouvoir alimenter en permanence l'atmosphère. D'autant plus que, selon les équipes de chercheurs de Nantes et de l'Arizona, les rayonnements du Soleil décomposent le méthane au bout de plusieurs dizaines de millions d'années. Ainsi, si on n'ignorait pas qu'au cours de ses 4,5 milliards d'années d'existence, l'atmosphère de la lune de Saturne avait dû être régulièrement « alimentée » en méthane, on ignorait quels phénomènes avaient permis ce réapprovisionnement.

A partir des données de la mission Cassini-Huygens, les équipes de recherche ont découvert qu'après la formation de son noyau rocheux et de son manteau, Titan a connu une libération massive de méthane dans son atmosphère. Cette première éjection aurait été permise grâce à l'ammoniaque, qui aurait agi comme un anti-gel, à la chaleur des résidus de formation, et à l'échauffement par des éléments radioactifs. Une grande partie de ce méthane aurait été réabsorbé dans le cœur de Titan, l'autre partie recomposée avec le diazote, sous l'effet des UV du Soleil et des particules chargées de l'environnement ionisé de Saturne.

Vue d'artiste de la sonde Cassini en approche de Saturne

Un second « réapprovisionnement » se serait produit il y a environ deux milliards d'années : « Le noyau, constitué de roches, a continué à s'échauffer sous l'action des composés radioactifs qu'il contenait, tels l'uranium, le potassium et le thorium. » explique à ce propos Jonathan Lunine, un scientifique pluridisciplinaire ayant travaillé sur la sonde Huygens. « Sur Terre, ces éléments sont concentrés dans la croûte, mais, sur Titan, ils sont profondément enfouis dans la roche. C'est ainsi que le noyau est devenu de plus en plus chaud, et suffisamment mou pour permettre la convection. » Ce serait donc un phénomène de convection, partant des entrailles de Titan, qui aurait fait mincir la couche de glace de surface, et aurait permis au méthane de s'échapper.

Un troisième réapprovisionnement serait survenu il y a environ 500 millions d'années, et serait également la conséquence d'un mouvement de convection à travers la surface glacée de Titan.

A entendre Jonathan Lunine, la lune de Saturne ne sera plus réapprovisionnée : "Titan ne connaîtra plus de tels événements avant des milliards d'années, quand le soleil deviendra une géante rouge et la consumera. Les éjections de gaz cesseront d'ici plusieurs centaines de millions d'années. La photochimie se chargera alors de faire disparaître le méthane de la surface. L'atmosphère se videra de ses aérosols, et Titan présentera un tout autre visage."

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