James Webb a détecté des argiles riches en magnésium à la surface de deux petites lunes de Neptune et dans ses anneaux. Ces minéraux proviennent d’un système de satellites aujourd’hui disparu, détruit puis reconstitué autour de la planète.
La même année que les balbutiements du Web, en 1989, la sonde Voyager 2 a découvert six nouvelles lunes autour de Neptune, dont cinq minuscules objets qui orbitent juste à l’extérieur des anneaux principaux de la planète. En raison de leur petite taille et de leur éloignement, les astronomes n’avaient jamais pu les analyser en détail depuis la Terre. Une équipe de chercheurs de Caltech, dirigée par Ryleigh Davis, alors doctorante à l’université, a utilisé le spectrographe NIRSpec du télescope James Webb pour observer trois de ces lunes, Larissa, Galatea et Proteus, ainsi que les anneaux de Neptune. Les spectres obtenus ont montré une composition inédite parmi les objets de la ceinture externe du Système solaire. Larissa, Galatea et les anneaux portent la signature d’argiles riches en magnésium, un minéral qui ne se forme qu’au contact prolongé d’eau liquide avec de la roche silicatée, à l’intérieur d’un corps assez grand pour produire sa propre chaleur interne.
Des argiles jamais repérées aussi loin du Soleil
Le spectre de Larisa, de Galatea et des anneaux est dominé par une bande d’absorption à 2,72 micromètres. Une preuve de la présence de phyllosilicates magnésiens, une famille d’argiles qui apparaît seulement après un contact prolongé entre de l’eau liquide et de la roche silicatée, à une profondeur où la chaleur interne d’un corps suffisamment massif maintient cette eau à l’état liquide. Avant cette étude, les astronomes n’avaient jamais repéré de phyllosilicate au-delà de Jupiter dans le Système solaire. « Nous avons été surpris de trouver ces argiles, qui devaient provenir de corps bien plus grands que les petites lunes de l'anneau de Neptune », a déclaré Ryleigh Davis, aujourd’hui chercheuse postdoctorale à l’université de Californie à San Diego. Sur le plan chimique, la bande observée ressemble davantage au spectre de Cérès, la plus grosse planète naine de la ceinture d’astéroïdes, qu’à celui de l’astéroïde Bennu, pourtant lui aussi porteur de phyllosilicates.
Les hypothèses d’une catastrophe
Le diamètre de Triton est de 2 705 kilomètres. Celui de Proteus, la plus grande des trois lunes observées, ne dépasse pas 420 kilomètres, contre 194 pour Larissa et 175 pour Galatea. À cette échelle, ces trois lunes ne représentent que des fragments. Sur le plan chimique aussi, le profil de Proteus est différent de ses deux voisines : sa surface porte moins de phyllosilicates et contient du dioxyde de carbone.
L'’équipe de Caltech a avancé deux explications à l’origine de ces argiles. La première associe la découverte à la capture de Triton. Neptune a capturé cet astre de la ceinture de Kuiper sur une orbite rétrograde très inclinée. Cet événement aurait démoli un système régulier de lunes plus grosses, déjà en place autour de la planète, et les débris se seraient ensuite regroupés pour former les lunes actuelles. Dans une seconde hypothèse, les chercheurs ont envisagé la destruction par effet de marée d’un gros objet transneptunien différencié, entré à l’intérieur de la limite de Roche de Neptune, sans intervention de Triton. Dans les deux cas, les fragments observés aujourd’hui proviendraient de l'intérieur profond d'un corps jadis assez grand pour produire sa propre chaleur.
Les composants rocheux du Système solaire interne et externe, au moment de la formation des planétésimaux, ont soit partagé une origine commune, soit convergé vers un même état chimique après un contact prolongé avec de l’eau liquide.
