Une équipe dirigée par le Southwest Research Institute a identifié, dans une étude publiée ce mois-ci dans The Planetary Science Journal, des traces d’azote liquide remonté récemment à la surface du glacier en forme de cœur de Pluton, dans la région de Sputnik Planitia.
Sputnik Planitia forme la moitié occidentale du grand glacier en forme de cœur de Pluton, un vaste bassin de glace d'azote plus étendu que le Texas et l’Oklahoma réunis.
Sur les images prises par la sonde New Horizons en 2015 et 2016, on a détecté la présence de cellules de convection séparées par de fines lignes sombres sur le bord nord de Sputnik Planitia. Dans une nouvelle analyse de ces clichés, menée par une équipe du Southwest Research Institute et publiée ce mois-ci dans The Planetary Science Journal, ces marques sombres seraient dues à des épisodes de mouillage temporaire par un liquide, probablement de l’azote liquide. Avec l’atmosphère actuelle de Pluton, trop ténue, aucune pluie d’azote liquide ne peut tomber sur sa surface. Le liquide viendrait donc du sous-sol du glacier plutôt que du ciel.
Sputnik Planitia comparable aux glaciers du Groenland
« Pluton ne cesse de nous surprendre », a déclaré Alan Stern, responsable scientifique de la mission New Horizons au Southwest Research Institute et auteur principal de l’étude. Son équipe a comparé les images de New Horizons à des relevés du satellite Landsat 9 sur des zones du Groenland. Sur la calotte glaciaire groenlandaise, des lignes sombres et étroites signalent la présence d’eau liquide à la surface de la glace. Les mêmes motifs apparaissent sur le bord nord de Sputnik Planitia. Les chercheurs ont déduit de cette ressemblance une origine comparable, celle de l’azote liquide plutôt que de l'’eau.
Selon Kelsi Singer, planétologue au Southwest Research Institute et coautrice de l’étude, cette surface aurait moins d’un million d’années, un chiffre déduit de la modélisation du renouvellement du glacier. Pluton compte plusieurs terrains sans équivalent ailleurs dans le Système solaire, et cette portion de Sputnik Planitia en fait partie. Alors que des travaux publiés avec la participation d’Alan Stern situaient ces écoulements dans un passé uniquement ancien, les auteurs de la nouvelle étude apportent, pour la première fois, la preuve d'un écoulement récent d’azote liquide.
Orkan Umurhan, chercheur au SETI Institute, a construit des modèles informatiques pour simuler la fonte de la glace d'azote à la base du glacier, sous plusieurs kilomètres d’épaisseur. Ses résultats indiquent que la pression et la flottabilité poussent alors le liquide vers de petits conduits, comparables à des tubes de lave ou des geysers terrestres. Une fois à la surface, l'azote liquide conserve son état liquide assez longtemps pour couler sur les pentes du glacier et laisser sur la glace les marques sombres observées.
Un lien possible avec les geysers de Triton, la lune de Neptune
Les astronomes n’ont pas encore cartographié la moitié de la surface de Pluton en haute résolution. Pour l’instant, aucune autre région de la planète naine ne présente ce type d’écoulement basal. En 1989, la sonde Voyager 2 avait photographié des geysers sur Triton, la principale lune de Neptune. Ces geysers projetaient de l’azote depuis le sous-sol de l’astre. Pour les chercheurs, c’est le même phénomène que celui observé sur Sputnik Planitia.
Orkan Umurhan estime que ces résultats appellent de nouveaux travaux sur le comportement de l'azote solide à très basse température. À l’avenir, de nouvelles cartographies à haute résolution de Pluton et d’autres objets de la ceinture de Kuiper aideraient à vérifier si ce phénomène existe ailleurs dans cette région du Système solaire. Le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a conçu et construit la sonde New Horizons pour le compte de la NASA. Le centre Marshall de la NASA, situé en Alabama, supervise la mission. Selon le chercheur du SETI Institute, personne n’a encore étudié en détail, en laboratoire, la physique de l'azote solide soumis à ce type de contrainte.
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