Les perspectives de la vie sur Pluton.

Qui aurait pensé que cette planète naine pourrait nourrir la vie? L'idée semblait ridicule avant que New Horizons n'explore le monde.

Par Francis Nimmo  | Publié: Mercredi, 7 août 2019

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Les plaines glacées à l’azote et à la glace de Spoutnik Planitia constituent un indice essentiel de la présence possible d’un océan sous-marin sur Pluton. Parce qu'il se trouve à un endroit diamétralement opposé à l'emplacement de la grande lune de la planète naine, Charon, les scientifiques pensent qu'il peut représenter un excès de masse reflétant une mer sous-marine.

Toutes les images par NASA / JHUAPL / SwRI sauf indication contraire

La planète naine Pluton se situe dans les périphéries sombres et froides de notre système solaire - la ceinture de Kuiper. À première vue, cela semblerait être un mauvais endroit pour chercher la vie. Néanmoins, la sonde spatiale New Horizons de la NASA a recueilli des preuves suggérant que Pluton possède de nombreuses caractéristiques essentielles à la vie. Il pourrait même se classer aux côtés de candidats plus populaires pour l'habitabilité, tels que les lunes glacées Europa et Titan.

Malgré des décennies d’observations terrestres, les scientifiques n’avaient aucune connaissance de Pluton jusqu’à ce que New Horizons l’étudie de manière intensive, ne serait-ce que brièvement, en 2015. Les images qu’il a renvoyées montrent un monde inattendu et actif, avec des montagnes et des vallées de faille, des glaciers d’azote solide et une atmosphère mince et brumeuse.

Est-ce habitable?

Les scientifiques évaluent généralement l'habitabilité d'un environnement en termes d'énergie, de molécules organiques et d'eau liquide disponible. Pluton a sans aucun doute l'énergie. Même avant New Horizons, les astronomes connaissaient assez bien la densité de Pluton pour en déduire qu'il s'agit d'environ deux tiers de roches et d'un tiers de glace en masse. Comme sur Terre, la désintégration radioactive dans les roches libère de la chaleur au cours du temps géologique. Il s’agit de la source d’énergie dominante de Pluton, qui fournit assez de chaleur pour réchauffer les roches dans son intérieur près de leur point de fusion. D'autres sources de chaleur, telles que l'énergie gravitationnelle libérée lors de la formation de la planète naine, sont plus petites mais peuvent contribuer au réchauffement supplémentaire. Les scientifiques ne savent pas si la désintégration radioactive entraîne le type d'interactions chimiques entre l'eau et la roche que nous observons sur les dorsales océaniques de la Terre.

La planète naine possède également des molécules organiques. L'atmosphère contient environ 0,3% de méthane. Plus important encore, New Horizons a découvert que le rayonnement ultraviolet solaire divisait ces molécules de méthane et produisait divers hydrocarbures simples, notamment l'acétylène, l'éthylène et l'éthane. De la glace au méthane apparaît également à la surface de Pluton, de même qu’un matériau rougeâtre, probablement des particules de brouillard d’hydrocarbures qui se déposent de l’atmosphère. La surface contient donc au moins des molécules organiques qui pourraient constituer la matière première pour la vie. Bien qu'il ne soit pas clair qu'il existe un mécanisme permettant de transporter ces molécules vers un océan possible, des études sur les comètes montrent que l'intérieur des objets du système solaire externe peut également être riche en composants similaires.

La longue fracture nommée Virgil Fossae coupe la surface de Pluton et s'étend même dans le grand cratère d'impact Elliot. La couleur rougeâtre de cette fracture et d'autres fractures représente une glace d'eau claire, ce qui suggère qu'elles se sont formées dans un passé relativement récent.

Cela laisse l’eau liquide comme dernier obstacle à franchir. Comme mentionné précédemment, la décroissance radioactive dans Pluton dégage une quantité de chaleur substantielle, suffisante pour réchauffer et faire fondre la glace plusieurs fois. Avant New Horizons, il était clair qu'un océan liquide sous-marin pouvait exister sous une épaisse coquille de glace. Cependant, rien ne garantissait l'existence d'un tel océan. Après tout, la coquille de glace isolante pourrait connaître une convection lente, tout comme le manteau de silicate de la Terre ou un pot de flocons d'avoine sur le poêle: une coquille de convection dissiperait la chaleur de l'intérieur suffisamment rapidement pour qu'un océan ne se forme jamais. C'est pourquoi la théorie ne suffisait pas à elle seule pour déterminer si Pluton avait un océan. Pour cela, nous avions besoin d'observations d'engins spatiaux.

Un océan sur Pluton?

Trois principaux éléments de preuve indiquent un possible océan souterrain de Pluton. La première provient d'observations de la géologie de surface de la planète naine. Un aspect particulièrement frappant concerne les nombreuses énormes fissures ou fissures qui entaillent la surface. Ces failles, dont certaines traversent d'anciens cratères d'impact, impliquent que Pluton a connu une petite expansion mondiale. Une façon de produire ce gonflement planétaire consiste à recongeler un océan sous-marin. À mesure que l'eau refroidit et redevient glace, le volume de Pluton augmentera et poussera la surface vers l'extérieur. La coque de glace en expansion presserait également l'eau en dessous, la pressurisant. Si la pression devient suffisamment grande, l'eau pourrait jaillir à la surface lors d'éruptions que les scientifiques appellent «cryovolcanisme».

La petite lune de Saturne, Encelade, présente des éruptions cryovolcaniques actives, mais les preuves à Pluton sont beaucoup moins claires. Les deux grandes structures avec des dépressions centrales et d'étranges flancs festonnés pourraient être des cryovolcans, même si toute l'équipe de New Horizons n'en est pas convaincue. Et certaines des grandes fractures présentent des auréoles de couleur et de composition inhabituelles qui pourraient être un signe de matériaux surgis de l'intérieur, même si, encore une fois, tout le monde n'accepte pas cette interprétation. Bien que les preuves géologiques soient ambiguës, les cryovolcans putatifs et les fracturateurs sont tout au moins cohérents avec ce que les scientifiques attendaient d’un océan en cours de regel lent.

Wright Mons (en bas à gauche), large de 90 km (150 km), présente une dépression centrale et des flancs festonnés suggérant qu'il pourrait s'agir d'un cryovolcan.

La deuxième ligne de preuve concerne une caractéristique que Pluton ne possède pas. Certains corps, comme la Terre et le satellite de Saturne, Iapetus, semblent visiblement plus gros que prévu autour de l'équateur. Ces renflements équatoriaux se sont formés plus tôt dans leur histoire lorsque les lunes ont filé beaucoup plus rapidement; plus tard, ces anciens renflements se sont figés sur place. En effet, la Lune et Iapetus ont conservé le souvenir d’un état de rotation plus précoce et plus rapide.

Pluton semblait un candidat probable pour un tel renflement fossile, car il devait avoir considérablement fondu avec le temps en raison de l'influence gravitationnelle de sa grande lune, Charon. Pourtant, New Horizons n’a détecté aucun renflement de ce type. Bien que les scientifiques aient proposé plusieurs explications, un moyen sûr de supprimer un renflement consiste à créer un océan sous-marin: la coque de glace située au-dessus est tout simplement trop faible pour supporter le renflement et s’effondre.

Le cœur du problème?

Le dernier élément de preuve est le plus compliqué, mais aussi le plus intriguant. Cela commence par l’énorme bassin lumineux connu sous le nom de Sputnik Planitia. Cette région semble brillante parce que la glace à l'azote la remplit, alimentée par des glaciers à l'azote qui descendent des hautes terres environnantes.

Un autre fait important concernant Sputnik Planitia est son emplacement. Il se trouve presque directement en face du point de Pluton qui fait constamment face à Charon. (Pluton présente toujours le même visage à Charon et vice-versa.) Si vous pouviez placer une masse supplémentaire, telle qu'une grande montagne, sur la surface de Pluton, la planète se retournerait jusqu'à ce que la montagne atteigne l'emplacement de Spoutnik Planitia. Les scientifiques appellent ce processus une véritable errance polaire, ou TPW.

Une des conséquences de TPW est que la surface de Pluto se déforme en réponse au mouvement de la masse en excès. Ceci, combiné à l'expansion de surface, produit des fractures - et les orientations de fractures observées correspondent assez bien à celles prédites par les modèles informatiques.

L'emplacement de Spoutnik Planitia est donc parfaitement logique s'il représente une zone de masse excessive. Mais comment le bassin pourrait-il atteindre cette masse supplémentaire? Après tout, c'est un trou dans le sol. Cela aide que l'azote solide soit légèrement plus dense que la glace d'eau, donc remplir le bassin d'azote glace aide un peu. Sauf dans le cas de couches d'azote invraisemblablement épaisses, cette contribution seule ne suffit pas. Une explication suggère un amincissement de la coque de glace en dessous. Une coquille plus mince signifie qu'une eau plus dense a remplacé la glace plus légère, provoquant un excès de masse. Cette combinaison de charge d'azote par le haut et d'une couche de glace amincie en dessous peut facilement produire un excès de masse et provoquer un TPW.

La géologie variée et la composition de surface de Pluton suggèrent qu'il pourrait supporter un océan d'eau souterraine. Certains scientifiques pensent que cela pourrait être associé à l’approvisionnement en molécules organiques et en énergie du monde distant.

Bien que cette image puisse sembler plutôt artificielle, nous savons que quelque chose de similaire s'est passé sur notre Lune. Les mesures gravimétriques montrent que beaucoup de ses bassins d’impact remplis de lave représentent des excès de masse, même s’ils sont toujours perforés. Encore une fois, la croûte en dessous a été amincie et le matériau du manteau plus dense a remplacé la croûte plus claire. Les modèles informatiques montrent que l'amincissement de la croûte est exactement ce que vous attendez en réponse à un impact à grande vitesse avec un astéroïde lourd ou un objet de la ceinture de Kuiper. Bien que nous ne sachions pas avec certitude que Sputnik Planitia s'est formé de cette manière, les grands bassins d'impact elliptiques sont courants sur les corps du système solaire. Et si un impact avait créé cette caractéristique, l’amincissement de la croûte aurait été une conséquence inévitable.

Ainsi, New Horizons a fourni trois sources de données indiquant qu'un océan sous-marin pourrait être présent sur Pluton: les fractures de surface et les cryovolcans possibles; l'absence de bulbe équatorial fossile; et l'exigence selon laquelle Sputnik Planitia représente un excès de masse. Aucun de ceux-ci n'est à l'épreuve des balles, mais pris ensemble avec l'attente théorique qu'un océan pourrait être présent, les chances semblent favoriser l'existence d'un tel océan.

Comment pouvons-nous confirmer un océan?

Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont utilisé plusieurs techniques pour rechercher des océans sous la surface de corps glacés. Malheureusement, aucune des deux meilleures méthodes ne fonctionnera sur Pluton. La première nécessite un champ magnétique de fond important, qui induit des courants dans l'océan salé et électroconducteur d'un corps. Les chercheurs recherchent ensuite un champ magnétique secondaire généré par ces courants. La technique a bien fonctionné sur les lunes de Jupiter, mais il n’ya pas de champ magnétique de fond important à Pluton pour produire un tel signal. L'autre méthode consiste à mesurer la taille des marées d'un corps, car les grandes marées indiquent un intérieur faible, voire liquide. Mais Pluton et Charon présentent toujours les mêmes visages et ne produisent donc aucun signal de marée.

Charon, la plus grande lune de Pluton, est enlacée dans une étreinte gravitationnelle avec la planète naine, et toutes deux gardent toujours le même visage l'une contre l'autre. Sputnik Planitia de Pluto se trouve exactement en face de Charon, faisant allusion à un océan sous-marin sur la planète naine.

Un vaisseau spatial en orbite autour de Pluton serait certainement capable de vérifier si Spoutnik Planitia représente un excès de masse, bien que cela ne prouve pas à lui seul l'existence d'un océan sous-marin. Néanmoins, une analyse plus subtile devrait nous le dire avec certitude. Après tout, l'excès de masse (l'océan) se situe en profondeur et le déficit de masse (le bassin) se trouve à la surface, de sorte que leurs contributions opposées à la gravité ne s'annulent pas complètement. En mesurant la manière dont la gravité modifie la trajectoire orbitale d'un engin spatial, les scientifiques devraient pouvoir vérifier si un océan est présent et en déduire l'épaisseur de la coque de glace.

Alors, à quel point Pluton est-il habitable?

Pluton a un intérieur chaud, des molécules organiques (au moins à sa surface) et très probablement un océan sous la surface. La planète naine remplit donc probablement les conditions de base en matière d'habitabilité. Cela ne veut pas dire que Pluton est un refuge pour la vie, car le degré d'interaction entre l'océan et les couches situées au-dessus et au-dessous peut être réduit. Bien qu'un noyau rocheux fracturé puisse effectivement transférer de la chaleur et peut-être des matières organiques vers un océan au-dessus, nous ne le savons pas. Et si la seule source de matières organiques réside dans la dérive de matière hors de l'atmosphère, la coque doit être en mouvement pour être acheminée vers l'intérieur - et les éléments de preuve disponibles indiquent que la coque est froide et rigide.

Donc, Pluton ne tente pas une cible aussi tentée que Europa ou Enceladus, dont les océans sont recouverts de minces coquilles de glace mobiles. Mais ce pourrait être un habitat plus propice à la vie que les grandes lunes de Titan ou de Ganymède, où une épaisse couche de glace à haute pression bloque le contact direct entre l'océan et les roches en dessous.

Pluto génère suffisamment de chaleur pour maintenir confortablement un océan sous-marin sur des milliards d'années. Les preuves accumulées jusqu'à présent par les scientifiques suggèrent qu'un tel océan est présent - bien qu'il reste très probablement verrouillé sous une coque épaisse et rigide - et qu'il serait détectable par un futur orbiteur. N'oubliez pas non plus que Pluton n'est pas unique: d'autres corps de la ceinture de Kuiper ont des tailles similaires et possèdent très probablement aussi des océans. Ainsi, les parties les plus éloignées de notre système solaire ne sont pas universellement hostiles. Malgré le froid et l'obscurité, Pluton et ses frères peuvent représenter des oasis d'accueil.

Source: http://www.astronomy.com/ 
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/lifes-prospects-on-pluto?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3p4ml4hQc35YUc_Yty6phIw2Lkjjs_6uaJ---_doxzHZkKhoXAs9bD_as