mercredi 27 juin 2018

Des macromolécules organiques complexes dans l'océan d'Encelade


Des nouvelles analyses de données enregistrées par la sonde Cassini lors de son passage à proximité immédiate des geysers de Encelade révèlent la présence de macromolécules organiques complexes, renforçant l'idée que son océan chaud et salé pourrait être bien plus que cela...




Inutile de vous rappeler que la sonde Cassini, avant de finir sa mission autour de Saturne, avait permis des découvertes fabuleuses, l'une d'entre elles étant l'existence d'un océan liquide sous la couche glacée de Encelade. Le petit satellite de 500 km de diamètre est littéralement tiraillé par les effets gravitationnels de Saturne, ce qui produit une activité hydrothermale sur son plancher océanique et ce qui échauffe l'océan de manière continue. Cassini avait déjà pu détecter des composés minéraux comme du sel et de la silice dans les geysers sortant des grandes fissures observables au niveau du pôle sud de Encelade. 

En approfondissant l'analyse chimique des composés de ces geysers obtenue grâce aux instruments Cosmic Dust Analyzer (CDA) et Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), Franck Postberg (Université de Heidelberg) et ses collaborateurs, sont parvenus à identifier des grands fragments de macromolécules organiques dans les grains glacés mélangés à la vapeur d'eau éjectée. Il s'agit de la première détection de molécules organiques complexe dans un monde aqueux extraterrestre. Les macromolécules en question sont vraiment des grosses molécules, comportant des centaines d'atomes de carbone, hydrogène, oxygène et azote, sous forme cyclique ou en grandes chaînes. Les fragments identifiés ont une masse typique de 200 unités atomiques, ils se sont formés lorsque les grains de glace ont percuté l'analyseur de poussière de Cassini à la vitesse de 30 000 km/h. Les chercheurs estiment que les molécules originales avant leur collision destructive, devaient avoir un poids moléculaire de plusieurs milliers d'unités de masse atomique (plusieurs milliers d'atomes). Cassini avait déjà permis de détecter des molécules organiques dans les épanchements aqueux de Encelade mais il s'agissait de molécules beaucoup plus petites et simples, seulement 50 atomes au maximum.


Dans l'article que Postberg et son équipe publient aujourd'hui dans Nature, les chercheurs expliquent que des telles macromolécules ne peuvent avoir été produites que par des processus chimiques complexes, incluant les processus lié au vivant, mais aussi, et plus probablement selon les auteurs, des processus rencontrés dans les activités hydrothermales.
Des simulations récentes ont montré que suffisamment de chaleur pouvait être générée par friction de marée dans Encelade pendant des dizaines de millions d'années et induire une activité hydrothermale conséquente, pourvu que son coeur rocheux soit suffisamment poreux, laissant l'océan percoler à travers.
Avec ce scénario, la matière organique serait injectée dans le milieu liquide par les jets hydrothermaux au niveau du plancher océanique, à l'image de ces cheminées hydrothermales que nous connaissons dans certaines régions océaniques terrestres et qui sont suspectées d'avoir abrité les premières formes vivantes.
Dans nos océans, les molécules organiques provenant des profondeurs peuvent s'accumuler à la surface de bulles de gaz qui vont les transporter vers la surface. Elles sont ensuite dispersées lorsque les bulles éclatent à la surface.
Les chercheurs pensent qu'il se passe le même phénomène dans l'océan d'Encelade : des bulles de gaz remonteraient des profondeurs de l'océan (quelques kilomètres), emportant avec elles les molécules organiques qui formeraient ensuite un film mince à la surface de la masse liquide juste à la frontière de la croûte glacée.

Et quand les bulles éclatent à la surface, des gouttelettes de molécules organiques se disperseraient et seraient très vite enveloppées de glace quand la vapeur d'eau gèlerait à leur surface. Ces grains se retrouveraient ensuite éjectés avec d'autres flux de vapeur glacée à travers les fissures du pôle Sud et se retrouveraient dans l'espace. 

Il faudrait maintenant pouvoir confirmer l'origine des molécules détectées par Cassini car la taille des fragments identifiés se trouve à la limite de l'instrument analyseur de poussière de la sonde. L'idéal serait de pouvoir aller mesurer directement les macromolécules d'origine et pas seulement leurs fragments. Mais aucune mission n'est prévue de retour vers Encelade dans les 20 prochaines années... Les espoirs vont donc se reporter sur les missions prévues pour arriver dans dix ans vers les lunes glacées de Jupiter, au premier rang desquelles Europe, qui montre d'étonnantes similitudes avec Encelade, mais Ganymède et Callisto pourraient aussi abriter un océan liquide chaud sous leur croûte...


Source 

Macromolecular organic compounds from the depths of Enceladus
F. Postberg et al.
Nature 558, pages 564–568 (27 juin 2018)


Illustrations 

1) Schéma décrivant la production de bulles de macromolécules organiques remontant à la surface de l'océan de Encelade (ESA; F. Postberg et al.)

2) Les jets de vapeur et de grains de glace imagés par la sonde Cassini (JPL/Caltech/Space Science Institute)

3) Dernières images d'Encelade et ses geysers par Cassini avant sa destruction (JPL/Caltech/Space Science Institute)