mardi 10 décembre 2019

Les fissures d'Encelade expliquées


Encelade, satellite de Saturne de 500 km de diamètre, montre des fissures longilignes au niveau de son pôle sud, par lesquelles s’échappe de l’eau de son océan de subsurface, liquide et chaud. Ces « rayures de tigre » comme les ont surnommées les planétologues sont étonnamment parallèles entre elles et espacées de manière régulière. Aujourd’hui, une équipe américaine parvient à expliquer l’apparition de ces structures dans la croûte glacée de Encelade. Une étude parue dans Nature Astronomy.



Personne jusqu’à maintenant n’était arrivé à expliquer pourquoi les fissures en forme de rayures de tigre, vues de loin, étaient localisées seulement au voisinage du pôle Sud de Encelade, pourquoi elles sont espacées d’environ 35 km les unes des autres et aussi pourquoi on n’observe nulle part ailleurs ce type de phénomène sur aucun corps à croûte de glace.
Douglas Hemingway (Université de Berkeley) et ses collègues proposent une suite de mécanismes mécaniques agissant sur la glace qui mènent finalement à l’apparition des fissures parallèles qui sont observées.
Tout d’abord, un refroidissement très ancien aurait eu pour effet d’épaissir la couche de glace au niveau des pôles. Ce faisant, il se forme des tensions internes dans la glace qui conduisent à la formation d’une première fracture à l’un des pôles, le pôle Sud en l’occurrence, là où la couche de glace est la plus fine, échauffée par les énormes effets de marées induit par Saturne. L’apparition de cette première fissure, selon les auteurs, aurait pour effet de relâcher les contraintes de tension sur l’ensemble de la croûte glacée, empêchant l’apparition de nouvelles fissures au niveau de l’autre pôle.

L’ouverture de la première fissure permet alors une sortie d’eau depuis l’océan de subsurface qui va produire des panaches et des retombées importantes de glace de part et d’autre de la fissure. Les chercheurs montrent que ces retombées de glace correspondent à 91% de toute l’eau qui sort par la fissure et vont alors provoquer l’apparition de nouvelles fissures parallèles à la première, simplement en appuyant sur la croûte de glace qui est plus ou moins élastique. Hemingway et ses collaborateurs montrent que ce processus permet d’expliquer l’écart de 35 km qui est observé entre les différentes fissures du pôle sud de Encelade. La fissure primordiale est même déterminée comme étant celle dénommée « Bagdad » (elles sont nommées d’après les lieux des contes des mille et une nuits). Cette fissure passe exactement par le pôle sud géographique d’Encelade. Les planétologues indiquent que le phénomène pourrait être unique à Encelade car c’est peut-être le seul corps de ce type où la gravité est trop faible pour que les contraintes de compression puissent stopper la propagation des fracturations dans les fines couches de glace. Après la première fissure seraient apparues les deux suivantes, symétriques : Le Caire et Damas, puis deux autres de chaque côté : Alexandrie et celle nommée simplement E.

La séquence d’apparition de fissures parallèles s’arrête au moment où les dépôts de glace ajoutés deviennent trop faibles ou quand l’épaisseur de la croûte devient trop importante.

Douglas Hemingway et ses collaborateurs mentionnent aussi que l’épaisseur de glace au pôle sud d’Encelade doit être la même aujourd’hui qu’à l’époque de la formation des fissures (environ 9 km), et que l’apparence « jeune » des terrains du pôle sud doit être dûe à l’activité continue de l’éruption d’eau à travers les fissures. Cela ne signifie pas pour autant que les « rayures de tigres » se soient formées récemment selon eux. Ils concluent que leurs résultats ne sont en tous cas pas incompatibles avec l’existence de structures plus anciennes formées par des processus similaires ou différents qui auraient pu avoir lieu avant la formation des fissures observées aujourd’hui dans cette région d’Encelade qui montre à l’évidence une histoire géologique complexe.


Source

Cascading parallel fractures on Enceladus
Hemingway, D.J., Rudolph, M.L. & Manga, M. 
Nature Astronomy (9 décembre 2019)


Illustrations

1) Encelade imagé par la sonde Cassini, les fissures "rayures de tigre" sont visibles au sud (NASA / ESA / JPL / SSI / Cassini Imaging Team)

2) Schéma du principe proposé par Douglas Hemingway et ses collaborateurs pour expliquer l'apparition des fissures (D. Hemingway et al/Nature Astronomy)