Cassini révèle des surprises sur les lacs de Titan

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Lors de son dernier survol de la plus grande lune de Saturne en 2017, la sonde Cassini de la NASA a recueilli des données radar révélant que les petits lacs liquides de l’hémisphère Nord de Titan étaient étonnamment profonds, perchés au sommet de collines et remplis de méthane. Ces nouvelles découvertes, publiées dans Nature Astronomy, confirment pour la première fois la profondeur de certains lacs de Titan (plus de 100 mètres) et leur composition.

Des lacs de méthane existent sur Titan

Ils fournissent également de nouvelles informations sur la manière dont le méthane liquide s’évapore et s’infiltre dans Titan – le seul corps planétaire de notre système solaire autre que la Terre dont on sait qu’il possède un liquide stable à sa surface. Les scientifiques savaient que le cycle hydrologique de Titan fonctionnait de la même manière que celui de la Terre – avec une différence majeure.

Au lieu que l’eau s’évapore des mers, formant des nuages ​​et de la pluie, Titan fait tout avec du méthane et de l’éthane. Nous avons tendance à considérer ces hydrocarbures comme un gaz sur la Terre, à moins qu’ils ne soient pressurisés dans un réservoir. Mais Titan est si froid qu’ils se comportent comme des liquides, comme de l’essence à la température ambiante sur notre planète.

Les scientifiques savaient que les mers du Nord, étaient beaucoup plus grandes, étaient remplies de méthane, mais il était surprenant de constater que les lacs plus petits du Nord, étaient principalement remplis de méthane. Auparavant, les données de Cassini mesuraient le Lac Ontario, le seul grand lac de l’hémisphère Sud de Titan. À cet endroit, ils ont trouvé un mélange à peu près égal de méthane et d’éthane. L’éthane est légèrement plus lourd que le méthane, avec plus d’atomes de carbone et d’hydrogène dans sa composition.

« Chaque fois que nous faisons des découvertes sur Titan, Titan devient de plus en plus mystérieux », a déclaré le principal auteur, Marco Mastrogiuseppe, chercheur en radar de Cassini chez Caltech à Pasadena, en Californie. « Mais ces nouvelles mesures permettent de répondre à quelques questions-clés. Nous pouvons maintenant mieux comprendre l’hydrologie de Titan. »

Le fait que l’hydrologie d’un côté de l’hémisphère Nord soit complètement différente de celle de l’autre côté ajoute aux curiosités de Titan, avec ses caractéristiques semblables à la Terre sculptées par des matériaux exotiques. « C’est comme si vous regardiez le pôle Nord de la Terre et que vous pouviez voir que les milieux géologiques de l’Amérique du Nord étaient complètement différents de ceux de l’Asie », a déclaré Jonathan Lunine chercheur et coauteur à la Cornell University.

Sur Titan il a de grandes mers des canyons et des îles

Du côté Est de Titan, il y a de grandes mers à basse altitude, des canyons et des îles. À l’ouest: de petits lacs. Et les nouvelles mesures montrent les lacs perchés au sommet de grandes collines et de plateaux. Ces nouvelles mesures radars confirment les conclusions antérieures selon lesquelles les lacs sont très au-dessus du niveau de la mer, mais elles évoquent une nouvelle image de son relief – telles que des mésas ou des buttes – se trouvant à des centaines de mètres au-dessus du paysage environnant, avec des lacs profonds et liquides.

Le fait que ces lacs occidentaux soient petits (quelques dizaines de kilomètres) mais très profonds, révèle également aux scientifiques quelque chose de nouveau sur leur géologie: c’est la meilleure preuve à ce jour qu’ils se sont probablement formés lorsque le substrat rocheux environnant de glace et de produits organiques solides s’est dissous et s’est effondré chimiquement. Sur la Terre, les lacs d’eau similaires sont appelés lacs karstiques. Se produisant dans des régions telles que l’Allemagne, la Croatie et les États-Unis; ils se forment lorsque l’eau dissout le substrat rocheux calcaire.

Parallèlement à cette recherche sur les lacs profonds, un deuxième article dans Nature Astronomy permet de mieux comprendre le mystère du cycle hydrologique de Titan. Les chercheurs ont utilisé les données de Cassini pour révéler ce qu’ils appellent des lacs transitoires. Différents ensembles d’observations – à partir de données radar et infrarouges – semblent montrer que les niveaux de liquide ont changé de manière significative.

La meilleure explication est qu’il y a eu quelques changements saisonniers dans les liquides de surface, a déclaré l’auteur principal Shannon MacKenzie, scientifique planétaire au laboratoire de physique appliquée John Hopkins à Laurel, dans le Maryland. « Une possibilité est que ces caractéristiques transitoires auraient pu être des corps de liquide moins profonds qui, au cours de la saison, se sont évaporés et se sont infiltrés dans le sous-sol », a-t-elle déclaré.

Des pluies d’hydrocarbures alimentent ces lacs

Ces résultats, ainsi que ceux du papier de Nature Astronomy sur les lacs profonds de Titan, confortent l’idée que les pluies d’hydrocarbures alimentent ces lacs, qui peuvent ensuite s’évaporer de nouveau dans l’atmosphère ou s’égoutter dans le sous-sol, laissant ainsi des réservoirs de liquide en dessous.

Cassini, qui est arrivé dans le système de Saturne en 2004 et a terminé sa mission en 2017 en plongeant délibérément dans l’atmosphère de Saturne, a cartographié plus de 1,6 million de kilomètres carrés de lacs et mers liquides sur la surface de Titan. Il a effectué ce travail avec l’instrument radar, qui a émis des ondes radio et recueilli un signal de retour (ou écho) fournissant des informations sur le terrain, la profondeur et la composition des corps liquides, ainsi que deux systèmes d’imagerie capables de pénétrer l’épaisse couche atmosphérique de cette lune.

Les données pour cette nouvelle recherche ont été rassemblées lors du dernier survol de Titan par Cassini, le 22 avril 2017. C’était le dernier regard de la mission sur les plus petits lacs de cette lune, et l’équipe en a profité au maximum. La collecte des échos à la surface de petits lacs alors que Cassini compressée par Titan constituait un défi unique.

« C’était la dernière course de Cassini chez Titan, et c’était vraiment un exploit », a déclaré Lunine

Source : Jet Propulsion Laboratory NASA
Crédit photo : Pixabay

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