La présence d'un océan liquide sous la croûte de Pluton s'expliquerait par l'existence d'une couche de matériau isolant entre la surface liquide et la couche de glace, c'est ce que montre une équipe de planétologues japonais qui publient leur étude dans Nature Geoscience.
Des dunes de méthane solide, c'est que pense avoir identifié une équipe de géologues et planétologues sur la surface de Pluton. Ils arrivent à cette conclusion après une analyse fine des images de la sonde New Horizons.
Quelques jours après la publication de l'explication de la formation des couches de surface de Sputnik Planum, le cœur de Pluton, une nouvelle étude paraît aujourd'hui concernant sa structure interne sous-jacente et révèle la présence très probable d'un océan d'eau salée de 100 km de profondeur.
La sonde New Horizons a révélé des régions fascinantes à la surface de Pluton dont l’une des plus emblématiques est certainement cette vaste plaine glacée en forme de cœur, nommée depuis Sputnik Planum. Deux articles sont consacrés cette semaine dans la revue Nature aux explications géologiques des détails de cette formation étonnante.
Depuis le survol de Pluton par la sonde New Horizons le 14 juillet de l’année dernière, les données n’ont cessé depuis lors de se télécharger à un débit réduit depuis la sonde qui continue son périple. Aujourd’hui, après des mois d’analyses de ces riches données, les chercheurs américains publient leurs premiers résultats scientifiques approfondis, en pas moins de cinq articles spécialisés dans le numéro de la semaine dernière de la revue Science.
Ces études concernent cinq thèmes très différents : la géologie de Pluton et de son gros partenaire Charon, la chimie de surface de Pluton et Charon, l’atmosphère plutonienne, puis une étude dédiée exclusivement aux petits satellites du système Pluton-Charon : Styx, Nix, Kerberos et Hydra, et pour finir l’environnement proche de Pluton et ses interactions avec le vent solaire et la poussière.
Alan Stern (Southwest Research Institute de Boulder, Colorado), le principal responsable scientifique de New Horizons le précise : « Ces résultats détaillés transforment complètement notre vision de ce qu’est Pluton. Ils révèlent que cette ancienne planète est en fait un monde muni d’une géologie active et diverse, une chimie de surface exotique, une atmosphère complexe, une interaction surprenante avec le Soleil, et un système de petits satellites plus qu’étonnant. »
Une géologie active
Jeffrey Moore et ses collaborateurs de nombreuses institutions américaines se sont penchés sur la géologie complexe de Pluton et de Charon, qui s’avèrent assez différentes. Ils montrent que l’hémisphère observée de Pluton à une activité géologique centrée sur un vaste bassin contenant une épaisse couche de glaces volatiles qui subissent des processus de convection et d’advection, avec la présence de cratères qui ne sont pas âgés de plus de 10 millions d’années. Les zones avoisinantes montrent des flux de glace actifs et des mouvements de grands blocs de glace d’eau en sublimation.
Des structures plus énigmatiques ont également été observées par les planétologues : de grands monticules avec des dépressions centrales qui font penser à des cryovolcans ainsi que des crêtes arborant des textures complexes à lames. Et Pluton possède également des terrains très anciens dont l’âge est mesuré via le nombre de cratères : de l’ordre de 4 milliards d’années, avec de nombreuses failles, et qui semblent érodés par des processus glaciaires.
Les chercheurs déduisent également des observations que de grandes quantités d’eau doivent se trouver dans la croûte de Pluton, et qu’en-dessous de la croûte solide glacée pourrait se trouver un océan liquide, même si cela n’est pas encore confirmé. Les évidences géologiques de surface font dire aux planétologues américains que l’on est en présence d’un objet très similaire aux satellites Europe, Encelade, ou Ganymède, qui ont tous un océan liquide sous une épaisse croûte de glace. Un tel océan pourrait rester liquide au moins partiellement par la chaleur résiduelle interne du noyau rocheux (radioactivité naturelle des roches).
Des cryovolcans ont été identifiés sur Pluton, d’où sortirait de la glace en lieu et place de lave. Le meilleur candidat à ce jour est appelé Wright Mons, il est large de 150 km pour une altitude d’environ 4000 m. Un autre volcan, Piccard Mons, plus imposant, est également un sérieux candidat avec sa base de 225 km et ses 6000 mètres d’altitude.
Charon, lui, n’apparait pas actif aujourd’hui, mais aurait connu une tectonique intense ainsi qu’un resurfaçage d’origine probablement cryovolcanique il y a 4 milliards d’années. La composition de ses glaces est majoritairement de l’eau, a contrario de Pluton où l’on trouve d’autres composés comme le méthane ou le monoxyde de carbone. Le relief de Charon atteint une altitude de 20 km, observé sur le profil des limbes ainsi qu’en mesures topographiques stéréo, et qui témoigne de la grande force portante de la glace d’eau à très faible température. De telles montagnes de glace ne sont possibles que grâce à la faible pesanteur régnant sur Charon (0,29 m.s-2, soit 34 fois moins que sur Terre).
Charon aurait lui aussi un océan interne, mais qui serait complètement solidifié. Mais l’élément le plus étrange observé par New Horizons sur Charon est ce que les américains ont appelé la « montagne dans le fossé » (mountain in a moat). Un grand bloc de matériau très haut se trouve comme planté au milieu d’une étroite dépression, sans explication pour le moment.
Le fait majeur mis au jour par cette étude est que les populations de cratères observées, que ce soit sur Pluton ou sur Charon, n’apparaissent pas compatibles avec les distributions taille-fréquence d’impacts des objets issus de la ceinture de Kuiper qui se trouvent au voisinage du couple infernal. Une énigme qu’il va falloir comprendre.
Des surfaces à la composition inédite
Will Grundy (Lowell Observatory) et son équipe se sont eux intéressés à la composition chimique des surfaces de Pluton et Charon.
Les matériaux que l’on connaissait déjà sur Pluton à partir d’observations spectroscopiques terrestres incluaient des glaces volatiles d’azote, de monoxyde de carbone, de méthane, d’eau, d’éthane et des molécules plus complexes appelées des tholines, formées par l’action du rayonnement UV sur des molécules organiques carbonées en présente d’azote.
Les chercheurs ont exploité l’instrument RALPH pour déterminer la couleur et la composition chimique de la surface. Les diverses glaces sont observables grâce à leurs caractéristiques d’absorption différentes.
Will Grundy et ses collaborateurs décrivent la présence importante de tholines qui viennent recouvrir la ceinture équatoriale, terrain ancien très cratérisé. Les observations en infra-rouge qu’ils ont menées sur la vaste plaine qui semble renouveler sa surface rapidement indiquent la présence de glaces volatiles d’azote (N2) et de monoxyde de carbone (CO). En revanche, ils ne détectent pas d’eau dans cette région mais plutôt dans les zones voisines. La glace de méthane apparaît, elle, pour ce qui des basses latitudes, sur les bords de cratères et les crêtes des montagnes, et elle y est présente en abondance aux hautes latitudes (vers le pôle Nord) de Pluton.
Ce que montrent les chercheurs, c’est que les différentes glaces se subliment et se condensent successivement au gré des saisons. Lors de leurs mouvements à la surface de Pluton, elles interagissent avec d’autres matériaux comme de l’eau (glace). Même si la glace d’eau sur Pluton n’est pas active par elle-même, elle apparaît sculptée de nombreuses façons par l’action des glaces volatiles de N2 et de CO. A la température très froide qui est celle de Pluton, la glace d’eau est aussi dure que de la roche alors que la glace d’azote est plus molle et peut couler à l’image de nos glaciers alpins. Les chercheurs américains montrent que le méthane ayant une volatilité intermédiaire, il joue un rôle à part en se condensant à haute altitude, contribuant à la fabrication des paysages les plus étonnants de Pluton en se redéposant au sommet de ses montagnes sous la forme d’une « neige ».
Quant à Charon, l’équipe exploitant RALPH confirme sa grande différence avec Pluton, avec une grande quantité de glace d’eau, et avec en plus une forte abondance de tholines qui lui donne cette coloration rougeâtre caractéristique au niveau de son pôle. La distribution spatiale de ces tholines fait dire aux planétologues que leur production serait contrôlée par un processus thermique.
Il est à noter également l’existence sur Charon de points localisés très riches en glace de NH3, qui ne peuvent qu’être issus d’un phénomène relativement récent d’après les chercheurs.
Une atmosphère inattendue
L’existence d’une fine atmosphère était déjà connue avant le survol de la sonde par des observations spectroscopiques depuis la Terre, mais New Horizons a permis de révéler une complexité bien plus grande. L’atmosphère de Pluton a pu être étudiée grâce à l’utilisation de plusieurs instruments à bord de New Horizons, tout d’abord l’instrument REX (Radio Experiment), qui a permis d’établir des profils de température et de pression, puis le spectrographe UV Alice qui fournit des données sur la composition de l’atmosphère, et bien sur les imageurs LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) et MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) pour identifier la présence de brumes par exemple.
L’équipe de G. Randall Gladstone montre dans leur étude que l’atmosphère de Pluton est très majoritairement constituée d’azote. Mais elle contient également des faibles quantités de méthane, d’acéthylène, d’éthylène et d’éthane. Et New Horizons a permis de mesurer avec précision les profils de composition des différents gaz atmosphériques en fonction de l’altitude. Le taux d’échappement de l'azote calculé par les chercheurs est environ 10 000 fois plus faible que ce qui était prédit, alors que celui du méthane est conforme aux attentes. Ce faible taux d’échappement de l’azote semble incohérent avec les structures d’érosion/sublimation qui sont observées sur la surface de Pluton, ce qui laisse penser aux planétologues que le taux d’échappement de l’azote aurait pu évoluer et être beaucoup plus important dans le passé.
Par ailleurs, il apparaît que la capture par Charon du méthane s’échappant de Pluton pourrait, par le biais de réactions chimiques de surface, expliquer la présence de grandes quantités de tholines et la couleur rougeâtre de son pôle nord.
La température de la haute atmosphère a pu être évaluée grâce à l’opacité de l’azote, et se trouve être beaucoup plus froide qu’attendu, alors qu’elle est d’environ 40 K (-233°C) à la surface, elle atteint seulement 110 K (-163°C) à 50 km d’altitude. C’est cette très basse température de la haute atmosphère qui induit le faible taux d’échappement d’azote. Cette basse température a des effets importants sur tout le cycle des gaz volatiles et sur l’évolution à long terme de l’atmosphère de Pluton. La pression atmosphérique mesurée est quant à elle de l’ordre de quelques microbars, que ce soit au niveau de la surface ou à 50 km d’altitude.
Une autre découverte inattendue concerne l’existence de couches de brume. Elles se trouvent réparties globalement, s’étendant jusqu’à de hautes altitudes et semblent former différentes couches distinctes. Les spécialistes estiment que cette brume serait composée de particules très fines, par exemple des tholines, qui donnent cette coloration d’un bleu intense qui a pu être observé par New Horizons à contre-jour. Les chercheurs ont trouvé un mécanisme plausible à l’origine de l’apparition de ces différentes couches de brume, qui seraient produites par des ondes de gravité atmosphériques induites par des vents circulant entre la topographie montagneuse de Pluton.
Des petits satellites formant un système unique
Charon n’est pour ainsi dire pas vraiment un satellite de Pluton, il faudrait plus parler d’un système binaire. Et le système Pluton-Charon possède 4 petits satellites que New Horizons a pu observer, parfois très furtivement, durant son rapide survol. Styx, Nix, Kerberos et Hydra, dont l’âge a été estimé à au moins 4 milliards d’années, apparaissent avoir quelques points communs : une forme allongée, une rotation rapide, et une surface très brillante avec un fort albédo, suggérant qu’ils sont recouverts de glace d’eau. Ils ont également tous une période de rotation beaucoup plus courte que leur période orbitale, et leur axe polaire est quasi orthogonal à l’axe de rotation commun de Pluton et Charon. Ces orbites très inhabituelles font du système plutonien un système unique.
Nix (à gauche) et Hydra (à droite)
Les albédos élevés de ces petits satellites, qui vont de 50 à 80%, sont très différents de ce que l’on trouve dans les petits corps de la ceinture de Kuiper (plutôt de l’ordre de 5% à 20%).
Parmi les autres résultats surprenants acquis par l’équipe de Hal Weaver (Johns Hopkins University), il y a cette forme en double-lobe de Kerberos, qui laisse penser qu’il aurait pu, comme éventuellement d’autres, se former par la fusion de deux corps plus petits. Nix possède, lui, une particularité avec un cratère d’impact qui apparaît rougeâtre. Les planétologues ne peuvent hélas pas déterminer si c’est le corps impactant qui a apporté ce matériau ou bien si l’impact a creusé la surface en mettant au jour le matériau de subsurface.
Les chercheurs concluent des différentes caractéristiques observées sur les petites satellites que l’hypothèse d’une collision ayant créé le système Pluton-Charon est renforcée. Le système plutonien aurait été créé par l’impact de deux corps de la taille de Pluton il y a entre 4 et 4,5 milliards d’années, les petits satellites se formant ensuite rapidement à partir du disque de débris résultant.
Des interactions de particules avec l’atmosphère de Pluton surprenantes
L’un des objectifs de New Horizons était également l’étude des interactions de l’atmosphère de Pluton avec le vent solaire et son taux d’échappement. Les particules chargées sont mesurées par New Horizons avec deux instruments dédiés, le Solar Wind Around Pluto (SWAP) et le Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI). Avant le survol de New Horizons, le taux d’échappement atmosphérique de Pluton était très mal connu, variant de plus d’un facteur 1000 entre les différentes estimations (entre 2. 1025 et 2. 1028 molécules/s). Les instruments de New Horizons ont révélé un vent solaire quasi constant est plus intense qu’attendu.
Illustration des interactions des particules chargées
(H.A. Weaver et al. / Science)
L’équipe menée par Fran Bagenal (Université du Colorado) montre que la région d’interaction du vent solaire avec l’atmosphère de Pluton se révèle être de relativement petite taille (6 fois le rayon de Pluton), confinée dans la direction du Soleil. Cette taille vraiment faible qui a étonné les spécialistes est compatible avec un taux d’échappement atmosphérique réduit, de 6. 1025 molécules de CH4 par seconde, ainsi qu’un flux de vent solaire particulièrement élevé dû à ce qui est appelé une région de compression. Cette région d’interaction apparaît semblable en dimension à celle induite par les interactions du vent solaire sur l’atmosphère de Mars. Les perturbations ont été observées au-delà de Pluton jusqu’à une distance de 400 rayons plutoniens. La découverte que c’est surtout du méthane (CH4) qui s’échappe de Pluton est une surprise pour les chercheurs qui s’attendaient à voir plutôt de l’azote, sachant que la basse atmosphère de Pluton en est constituée à 99%.
New Horizons est également munie d’un détecteur de petites particules (grains de poussière), le SDC (Student Dust Counter). Durant les 10 jours encadrant la date du survol, l’instrument SDC a détecté un unique grain de poussière de taille supérieure à 1,4 µm. Les chercheurs et étudiants qui exploitent cet instrument ont calculé que la probabilité que l’événement soit bien dû à un grain de poussière était de 95%. A partir de cette détection unique, ils en déduisent une limite supérieure de la densité de poussières autour de Pluton qui vaut 1,2 grain par km3. Cette donnée ne permet pas encore de conclure sur l’origine de cette poussière, provenant de Pluton elle-même, ou bien de la ceinture de Kuiper. SDC continue à collecter des grains de poussière au cours du trajet de la sonde dans les années qui viennent et devrait fournir des données plus riches très bientôt.
Pluton s’avère ainsi plus active et dynamique que ce qu’on pouvait penser et donne une indication sur ce à quoi peuvent ressembler d’autres objets de la ceinture de Kuiper.
Jeff Moore le dit : «Observer Pluton et Charon d’aussi près nous a conduit à revoir complètement nos idées sur les types d’activité géologiques qui peuvent être rencontrés sur des petits corps aussi éloignés et isolés.».
Pluton a commencé à livrer ses secrets mais ce ne sont que les tous premiers résultats, les données vont continuer à arriver dans les mois qui viennent et de nouvelles surprises pourraient apparaître. Les scientifiques américains voient aujourd’hui dans le succès de la mission scientifique de New Horizons une motivation pour explorer toujours d’avantage notre système solaire. On ne peut que les encourager à imaginer la suite…
Sources : The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons Jeffrey Moore et al. Science 18 Mar 2016: Vol. 351, Issue 6279 http://dx.doi.org/10.1126/science.aad7055 The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons G. Randall Gladstone et al. Science 18 Mar 2016: Vol. 351, Issue 6279 http://dx.doi.org.10.1126/science.aad8866 The small satellites of Pluto as observed by New Horizons H. A. Weaver et al. Science 18 Mar 2016: Vol. 351, Issue 6279 http://dx.doi.org/10.1126/science.aae0030
Pluto’s interaction with its space environment: Solar wind, energetic particles, and dust
L'équipe de New Horizons a présenté cette semaine de nombreux résultats scientifiques sur le monde de Pluton lors de la 47ème réunion de la division Planétologie de l'American Astronomical Society qui se déroule en ce moment à National Harbor dans le Maryland.
C'est pas moins d'une cinquantaine d'études différentes qui sont présentées au sujet de Pluton lors de cette grande réunion annuelle consacrée aux sciences planétaires, allant de l'étude de l'atmosphère de Pluton, à sa géologie, en passant par ces petits et gros satellites. Et les résultats continuent à apporter des surprises aux scientifiques. Jim Green, directeur de la planétologie à la NASA s'est exprimé : "La mission New Horizons a prit tout ce que l'on croyait savoir sur Pluton et a tout retourné. C'est exactement pour cela que nous explorons, pour satisfaire notre curiosité et répondre à des questions profondes sur comment nous sommes arrivés là et qu'est ce qu'il y a au-delà du prochain horizon..."
Wright Mons et Piccard Mons, probables cryovolcans
(la couleur indique l'altitude)
(NASA/Johns Hopkins University/Southwest Research Institute)
Parmi les découvertes les plus étonnantes est celle de la présence très probable de cryovolcans, des volcans crachant de la glace, qui ont pu être actifs dans un passé récent. Les chercheurs ont réussi à mettre en évidence la nature de ces deux montagnes très particulières de Pluton, nommées Wright Mons et Piccard Mons, en construisant une carte en 3D à partir de la combinaison de multiples images de la surface de Pluton.
Ces deux cryovolcans "candidats" mesurent plusieurs dizaines de kilomètres de largeur et plusieurs kilomètres d'altitude. Tous les deux présentent un vaste cratère à leur sommet qui ne laisse que peu de doutes sur leur nature. Les volcans de Pluton, a contrario des volcans terrestres qui crachent de la roche en fusion, doivent émettre de la glace d'eau, de l'azote, de l'ammoniac ou du méthane.
Les chercheurs mettent l'accent sur le fait que pour le moment cette découverte n'est qu'une hypothèse forte. S'il s'agit bien de structures volcaniques, la dépression de leur sommet se serait formée par effondrement quand de la matière est expulsée. Ces volcans se situent non loin de la plaine Spoutnik d'apparence lisse sans impact et qui pourrait être le résultat de l'accumulation de matière fraîchement crachée par ces cryovolcans.
De tels cryovolcans n'ont jamais été observés aussi loin dans le système solaire et une telle activité remet en question la géologie de Pluton.
Une autre découverte étonnante rapportée par les scientifiques qui exploitent les données de New Horizons est la très grande diversité d'âge de la surface de Pluton. En termes géologiques, on y trouve des terrains anciens, d'autres intermédiaires, et enfin des terrains très jeunes à l'image de cette vaste plaine Spoutnik en forme de cœur. L'âge d'une surface sur Pluton est évaluée en comptant le nombre de cratères. Plus le nombre de cratère est faible, plus la surface est jeune car elle n'a pas eu le temps de subir de nombreux impacts de petits astéroïdes. Les plus vieilles régions de Pluton, celles qui montrent le plus d'impacts, ont ainsi été estimées à environ 4 milliards d'années et datent donc de la naissance de la planète. La région Sputnik Planum, qui ne montre absolument aucun cratère, a l'opposé, n'aurait que 10 millions d'années.
Et les données, une cartographie précise de plus de mille cratères de toutes tailles, révèlent également la présence de terrains d'âge intermédiaire. Cela indique que Sputnik Planum ne serait pas produite par une activité géologique anormale récente, mais qu'au contraire, l'activité géologique de Pluton existerait depuis longtemps, voire depuis toujours.
Le nombre de cratères révèle l'âge des terrains de Pluton (NASA/Johns Hopkins University/Southwest Research Institute)
Le comptage des cratères à la surface de Pluton et de Charon donne également d'autres informations, comme par exemple sur la structure de la ceinture de Kuiper. Le relativement faible nombre de petits cratères observés indique que la ceinture de Kuiper contiendrait très probablement plus de gros objets que ce que nos modèles prédisaient. Alors que l'on pensait que cette ceinture d'astéroides était constituée d'objets de l'ordre du kilomètre ou moins, un autre modèle impliquant des corps d'une dizaine de kilomètres s'étant formés directement pourrait maintenant être préféré au vu des observations. Si les objets de la ceinture de Kuiper naissent gros, la prochaine rencontre de la sonde New Horizons avec un tel objet (2014 MU69) de 40 km de large est plus qu'intéressante, car ce serait la visite d'un véritable vestige du système solaire.
Les premiers résultats de New Horizons concernent aussi les corps qui tournent autour de Pluton. La première étrangeté dans ce système, c'est que, alors que pour les autres planètes munies de satellites, ces derniers ont des rotations synchrones (montrant toujours la même face à leur planète comme par exemple la Lune), ce n'est pas le cas ici pour les petits satellites de Pluton. Hydra fait par exemple 89 tours sur elle-même pendant qu'elle fait une rotation autour de Pluton, un phénomène inédit (voir la vidéo ci-dessous). Les scientifiques ont observés que l'effet gravitationnel du gros Charon pouvait amener à des rotations chaotiques des petits satellites, avec des accélérations ou décélérations imprévisibles.
Pluton au centre, puis de la plus petite à la plus grande orbite : Charon, Styx, Nix, Kerberos, Hydra
En outre, la forme de certains petits satellites de Pluton est très étrange. Les images de New Horizons montre que deux d'entre eux et peut-être les quatre, pourraient être le résultat de la fusion de corps plus petits. Si ces indices sont confirmés par des analyses futures, notre vision de la formation du système de Pluton devra être révisée.
Enfin, concernant l'atmosphère de Pluton, les résultats présentés par l'équipe scientifique de New Horizons révèlent que la haute atmosphère est beaucoup plus froide et donc plus compacte que ce que l'on imaginait. La conséquence en est que la perte d'atmosphère y est des milliers de fois plus faible que ce que l'on pensait. Il apparaît ainsi que l'atmosphère de Pluton s'échappe plutôt via le même mécanisme que celui à l'oeuvre dans le atmosphère de la Terre et de Mars plutôt que par les mécanismes observés sur les comètes.
Les données de New Horizons n'en ont pas encore fini de transiter depuis les confins du système solaire, chaque jour apporte ses nouveaux mégaoctets aux chercheurs. Les premiers résultats analysés du monde Plutonien montrent toute la richesse des planètes naines de notre système, et d'autres surprises ne sont pas exclues.
Les mesures à distance et indirectes peuvent s’avérer facilement erronées. C’est ce qui semble s’être passé avec des mesures de pression atmosphérique sur Pluton. Les mesures effectuées directement sur place par la sonde New Horizons ne concordent pas avec les mesures effectuées depuis des observations sur Terre.
Comme Pluton possède une orbite très elliptique, on pensait que lorsque la planète s’éloigne du Soleil, une partie de son atmosphère se condensait et gelait, tombant comme de la neige et entraînait une chute de pression atmosphérique. Mais des observations effectuées de manière indirecte depuis la Terre, en exploitant des occultations d’étoiles lointaines par la planète naine tendaient à contredire cette théorie.
Pluton vue par New Horizons devant le soleil (NASA/JPL)
Eliot Young, un planétologue de l’Université du Colorado a mené des observations de ce type en Nouvelle-Zélande et en Australie seulement quelques semaines avant le survol de Pluton par New Horizons. La mesure de l’évolution de la quantité de lumière de l’étoile durant le passage de Pluton donne une indication sur la quantité de gaz présente dans l’atmosphère plutonienne. Young en a déduit une valeur de la pression atmosphérique de 22 microbars (un 22 millionièmes de la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer), confirmant ainsi la tendance observée depuis plusieurs années vers un renforcement de la pression atmosphérique.
Mais lors de son survol, New Horizons a également mesuré la pression atmosphérique, mais de manière beaucoup plus directe, grâce à la mesure du défléchissement d’ondes radio envoyées depuis la Terre quand la sonde se trouvait derrière Pluton. Et la valeur trouvée n’est que de 5 microbars.
Les planétologues se creusent la tête pour comprendre comment il peut y avoir un tel écart entre les deux mesures. Une des pistes retenues pour le moment mettrait en cause la méthode indirecte utilisée sur Terre (l’occultation d’étoiles). Cette méthode en effet ne permet d’évaluer que la pression gazeuse à une altitude de 50 à 75 km de la surface, la pression au niveau du sol de Pluton est ensuite déduite en faisant des hypothèses sur la structure de l’atmosphère… C’est là que pourrait se trouver le facteur 4 d’écart…
C’est finalement une bonne nouvelle, car plutôt que de démontrer fortement l’effondrement atmosphérique de Pluton par l’accumulation de neige d’azote lorsqu’elle se refroidit, cette incohérence permet aux chercheurs de retravailler leurs modèles d’atmosphère de Pluton, jusqu’à obtenir le bon modèle permettant de trouver des résultats en accord entre les deux types de mesure.
Par ailleurs, il faut se rappeler que New Horizons n’a pas encore livré toutes ses données, loin s’en faut. Environ 95% de toutes les données collectées lors du survol n’ont pas encore été téléchargées, car cela prend un certain temps, pour ne pas dire un temps certain… Et parmi ces données en attente se trouvent encore des données de mesure radio. Il faudra patienter encore plusieurs mois avant d’avoir tout récupéré. La transmission d’images, qui a été interrompue quelques semaines après le survol, doit quant à elle reprendre le 5 septembre.
Ça y est, c'est désormais officiel depuis hier. La NASA a dévoilé quel serait l'objet de la ceinture de Kuiper que New Horizons ira visiter de près. Il s'agit de l'objet nommé 2014 MU69.
Vue d'artiste du survol d'un KBO par New Horizons
(NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker)
Il restait deux objets possibles en lice dans le panier de la NASA, 2014 MU69 a été choisi sur des considérations bassement pratiques : il permet de consommer moins de carburant pour la sonde. La trajectoire de New Horizons va donc être modifiée à partir de la fin du mois d'octobre par une succession de poussées, qui au total brûleront 12 kg de carburant sur les 35 kg qu'il reste dans le réservoir de New Horizons.
Il est prévu par les ingénieurs de la NASA que le survol de ce 2014 MU69 se fasse à une altitude de seulement 12000 km, soit environ la même distance que celle du survol de Pluton le 14 juillet dernier.
Cet objet glacé de la ceinture de Kuiper a été trouvé grâce au télescope Hubble en 2014 utilisé in extremis pour localiser des candidats potentiels à visiter.
2014 MU69 fait partie des objets de la ceinture de Kuiper "classiques", qui ont une orbite stable, visiblement non perturbée par les planètes géantes externes. On ne connait pas grand chose pour le moment sur 2014 MU69 si ce n'est sa taille : 45 km de diamètre.
Le survol aura lieu le 1er janvier 2019 si tout se passe comme prévu, et d'ici là, New Horizons aura l'occasion de faire des images d'autres objets de la ceinture de Kuiper, environ douze d'après les estimations des spécialistes, mais à longue distance, ce qui ne permettra pas d'étudier leur surface en détail. On pourra quand même voir si il existe d'autres couples comme le couple Pluton-Charon. L'approche minimale de ces autres KBOs devrait être de l'ordre de 15 millions de km, de quoi produire des images avec une bien meilleure résolution que ce que peut fournir Hubble depuis l'orbite terrestre...
Les premières images à haute résolution de la surface de Pluton dévoilées ce soir par la NASA montrent une absence de cratères, qui signifie que Pluton est active (sa surface est jeune). D'autre part, des montagnes de plus de 3000 m d'altitude sont visibles, très probablement constituées de glace d'eau.
A plus de 4 milliards de kilomètres de la Terre, la sonde New Horizons en route vers Pluton, qu’elle doit atteindre en juillet 2015, risque fort de rater la moitié de sa mission initiale.
New Horizons a été lancée en 2006 avec deux objectifs : d’une part étudier Pluton et ses satellites, et d’autre part, étudier un objet de la ceinture de Kuiper (un OCK), ce grand réservoir de petits corps glacés aux confins du système solaire.
Le périple de New Horizons (NASA)
Mais le souci, c’est que l’OCK à visiter n’a pas été déterminé avant le lancement de New Horizons. C’est ce à quoi on pouvait s’attendre, sauf que les astronomes américains ont reporté leur choix à 5 ans après le lancement, en 2011. Pourquoi un tel report ? Simplement parce que la sonde New Horizons ne pourra atteindre qu’un cône d’espace déterminé, après son survol de Pluton, et il faut trouver un OCK qui se trouvera dans ce cône d’exploration à la date donnée (environ 2 ans après le passage près de Pluton. Et rechercher des OCK avant 2011 aurait été impossible à cause de la taille beaucoup trop grande du cône d’exploration possible sur la surface du ciel. Plus la sonde s’approche de Pluton, plus le cône se restreint.
Et jusqu’à aujourd’hui, les astronomes impliqués dans le projet ont utilisé deux télescopes : le télescope Subaru de 8,2 m à Hawaï et le télescope Magellan de 6,5 m au Chili. Ils ont trouvé 50 nouveaux OCK… mais aucun n’est à une distance suffisante pour être atteint par New Horizons. Or le temps presse de plus en plus, puisque New Horizons doit changer de trajectoire juste après son passage près de Pluton l’année prochaine, pour rejoindre ce fameux OCK. Evidemment, pour calculer avec une bonne précision la nouvelle trajectoire, il faut savoir un peu en avance quelle est la cible et quelles sont ces caractéristiques orbitales…
Les astronomes n’ont plus que quelques mois pour trouver un candidat intéressant et pour tout calculer. Pris par le stress, l’équipe en charge de cette quête vient de demander en urgence un énorme temps d’observation sur le télescope spatial Hubble (plus de 150 orbites d’observations), alors que ce dernier est déjà surbooké… Le comité du HST qui alloue les temps d’observation doit donner sa réponse le 13 juin prochain.
Une partie du problème rencontré par les chercheurs d’OCK est que la zone de recherche se trouve exactement dans plan galactique (la Voie Lactée que nous pouvons voir par nuit bien noire). C’est une zone où se trouvent énormément d’étoiles évidemment, et dont la luminosité noie celle des éventuels OCK présents en avant-plan.
Il y a aussi un problème moins avouable, qui est que le nombre d’OCK trouvables a été très surestimé par l’équipe américaine. Le nombre d’OCK de faible luminosité avait été extrapolé à partir de celui des OCK de forte luminosité, or il s’est avéré que la relation n’est pas linéaire du tout…
New Horizons croisant Jupiter,
en route pour Pluton (vue d'artiste/NASA)
Avec le temps d’observation qu’il leur reste d’ici à la fin 2014 sur Subaru et Magellan, la probabilité de trouver un bon OCK a été estimée être inférieure à 40%. Elle pourrait remonter à 90% si le temps d’observation demandé avec Hubble est accordé. C’est donc presque leur dernière chance. Sans Hubble, il serait peut-être encore possible de détecter un OCK en début d’année prochaine mais cela compliquerait sérieusement la mission car il faudrait alors que New Horizons attende un peu plus après son passage auprès de Pluton avant d’allumer ses moteurs pour modifier sa trajectoire, ce qui voudrait dire aussi que la sonde devrait effectuer un virage beaucoup plus serré que ce que les scientifiques souhaiteraient, pour atteindre la trajectoire correcte.
Dans le pire des cas, car ils l’imaginent aussi, bien sûr, New Horizons passerait quand même aux environs d’un OCK, mais beaucoup plus loin que ce qui était prévu initialement. Plusieurs cibles à longue distance ont été identifiées. Les planétologues se réconfortent quelque peu en se disant que même à grande distance, le télescope de 21 cm de New Horizons fera des meilleures images d’OCK que celui de 2,4 m de Hubble en orbite terrestre… On se console comme on peut.
Voilà qu'on en sait plus sur cette planète naine qui navigue aux confins de notre système, la dénommée Eris. Elle a pu être caractérisée très précisément grâce à son passage devant une étoile lointaine, une occultation.
Cet événement a été observé fin 2010 par des télescopes de l'ESO (European Southern Observatory),
parmi lesquels le télescope Belgo-suisse TRAPPIST qui est installé à l'Observatoire de
La Silla.
Concernant sa taille, Eris est presque une jumelle parfaite de Pluton, puisque son diamètre a été évalué à 2326 +- 12 km. C'est une très bonne précision, bien meilleure que celle avec laquelle on connaît Pluton (2350 +- 50 km), qui est elle plus difficile à estimer du fait de l'existence d'une atmosphère qui "floute" le profil de lumière lors d'une occultation.
Point d'atmosphère visiblement sur Eris, mais en revanche sa surface est très réfléchissante, avec ce qu'on appelle un albedo de 0.96 (96% de la lumière est réfléchie à sa surface), ce qui fait de Eris l'un des objets les plus réflechissants de notre système solaire, après Encélade, le satellite glacé de Saturne...
D'où vient ce fort albedo ? Pour le savoir, le spectre d'absorption a été étudié et il a été montré la présence d'azote et de méthane; on serait alors en présence d'une surface de glace à deux saveurs, toutes deux d'un blanc magnifique : azote/méthane, hummm....
En revanche, point de batailles de boules de neige en perspectives sur Eris... cette couche de glaces ne ferait que moins de 1 mm d'épaisseur à la surface de l'astre.
Vue d'artiste de Eris (ESO)
Il semblerait que cette couche de glace puisse résulter simplement de la condensation sous forme de givre d'une atmosphère d'azote et de méthane lorsqu'Eris s'éloigne du soleil sur son orbite très allongée.
Ce qui veut dire aussi que quand Eris est au plus près de notre bonne étoile, à environ 5.7 milliards de kilomètres tout de même, excusez du peu, la couche de glace pourrait se sublimer (redevenir du gaz), et Eris devenir très sombre...
Ce n'est pas tout, on les chercheurs exploitant TRAPPIST ont également pu estimer la température de surface de Eris (du moins la surface éclairée faisant face au soleil), et celle-ci vaut 33 K, soit -238°C. A gla gla.... et c'est beaucoup plus froid de l'autre côté (côté dans l'obscurité).
Dernière caractéristique qui a pu être calculée précisément sur Eris, sa densité ! Et pour calculer ça, il faut connaître sa masse et son volume et diviser l'un par l'autre. Le volume est connu grâce au diamètre mesuré. Reste la masse. Il se trouve que Eris possède un petit satellite, qui se prénomme Dysnomia.
Il suffit de mesurer le mouvement de Dysnomnia autour de Eris pour calculer sa masse. Et elle vaut 1,66 x 1022 kg - ce qui est seulement égal à 22% de la masse de la Lune - !...
La densité de Eris a donc été estimée à 2.53 (pour info la Lune est plus dense, 3.33, ce qui explique en partie la différence de masse).
Avec la valeur de densité, on en déduit des hypothèses quant à la nature interne de Eris, qui est probablement rocheux, avec une petite couche de glace, donc...
sources : ESO, Nature
Dobson Sky Watcher 254 mm F/4.7
TV Nagler 13 mm, TV Nagler 3.5 mm, HR planetary 5 mm, Plössl 10 mm, Plössl 25 mm, Barlow TV x2
filtres Moon et OIII,
Guided by Telrad
Cette semaine, nous avons appris que notre cher télescope orbital Hubble avait découvert un nouveau petit caillou qui tourne autour de Pluton. Oui, mais Pluton n'est plus une planète depuis quelques années...
Ce petit caillou dénommé pour le moment P4 (on imagine qu'il sera bientôt baptisé autrement) est une petite chose entre 13 et 34 km d'après les observations, dont l'orbite se situe entre celles de deux autres satellites plutoniens Nix et Hydra.
La planète naine Pluton a donc officiellement 4 satellites maintenant (et oui, P4...) : Charon, Nix, Hydra et... P4. On suivra de près le baptème officiel de ce caillou, on peut parier sur l'un des enfants de la déesse grecque de la Nuit Nix, un petit frère ou petite sœur de Charon , allez au choix :
Dobson Sky Watcher 254 mm F/4.7 TV Nagler 13 mm, TV Nagler 3.5 mm, HR planetary 5 mm, Plössl 10 mm, Plössl 25 mm, Barlow TV x2 filtres Moon et OIII, Guided by Telrad
L’équipe de G. Randall Gladstone montre dans leur étude que l’atmosphère de Pluton est très majoritairement constituée d’azote. Mais elle contient également des faibles quantités de méthane, d’acéthylène, d’éthylène et d’éthane. Et New Horizons a permis de mesurer avec précision les profils de composition des différents gaz atmosphériques en fonction de l’altitude. Le taux d’échappement de l'azote calculé par les chercheurs est environ 10 000 fois plus faible que ce qui était prédit, alors que celui du méthane est conforme aux attentes. Ce faible taux d’échappement de l’azote semble incohérent avec les structures d’érosion/sublimation qui sont observées sur la surface de Pluton, ce qui laisse penser aux planétologues que le taux d’échappement de l’azote aurait pu évoluer et être beaucoup plus important dans le passé.
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