Article | 29/06/2009
Du sel dans les anneaux de Saturne : un nouvel argument en faveur de la présence d'eau liquide à l'intérieur d'Encelade
29/06/2009
Résumé
L'activité d'Encelade : le sodium comme marqueur d'eau liquide à l'origine des panaches.
Table des matières
Les NASA News du 24 juin 2009 et la lettre de Postberg et al. dans Nature du 25 juin 2009 annoncent la découverte de sels de sodium (NaCl principalement) dans l'anneau le plus externe de Saturne, l'anneau E. Les NASA News titrent : « Salt Finding From NASA's Cassini Hints at Ocean Within Saturn Moon » , ce qui peut se traduire par « la découverte de sel par Cassini suggère la présence d'un océan interne à Encelade ». Le titre est accrocheur, car cet océan est soupçonné depuis longtemps ; disons qu'il apporte une nouvelle donnée, de poids, qui rend cette hypothèse d'un océan enceladéen de plus en plus probable.
Qu'est-ce qui vient d'être publié ? Voici un rapide résumé fait avant le départ en vacances d'été. Des nouvelles plus détaillées seront éventuellement fournies à la rentrée de septembre, si de nouvelles données sont publiées.
Saturne, ses anneaux et son satellite Encelade
Saturne est entouré d'anneaux relativement proches du globe saturnien, sauf un qui en est très éloigné, l'anneau E. Cet anneau E a une autre particularité unique : c'est en son sein que tourne un « gros » satellite de Saturne, Encelade.
Source - © 2005 NASA / JPL
En novembre 2005, Cassini photographie des panaches de micro-cristaux de glace. Ces panaches sont des « volcans » de vapeur d'eau (également appelés geysers) qui s'échappent du pôle Sud d'Encelade et qui gèlent instantanément en arrivant à l'extérieur (la température externe est voisine de – 200°C) . Ce sont ces panaches qui alimentent l'anneau E.
Source - © 2007 NASA/JPL/Space Science Institute | Source - © 2006 NASA/JPL/Space Science Institute |
Les survols suivants ont démontré que ces panaches étaient issus de profondes fractures (les rayures de tigres) situées au pôle Sud d'Encelade. La glace au niveau de ces rayures a une température d'environ – 100°C, contre – 200°C dans les plaines environnantes.
Ces panaches ont été analysés. Il contiennent surtout de l'eau, mais aussi des molécules organiques.
Source - © 2008 NASA/JPL/SwRI, modifié
Origine et moteur des panaches d'Encelade
La présence de ces panaches posent deux problèmes : (1) quelle est la source d'énergie à l'origine de ce "volcanisme", et (2) quelle est la source à l'origine de ces panaches. Il y a un relatif consensus quand à l'origine de l'énergie : les déformations dues aux marées. Le problème vient de la source de ces panaches : y a-t-il fusion de la glace, et donc présence d'eau liquide sous la surface d'Encelade, ou ces panaches de vapeurs proviennent-ils de la sublimation de glace « tiède » ?
Dès novembre 2005, la présence d'eau liquide sous la surface glacée était l'hypothèse favorite des chercheurs, que cet eau liquide forme un véritable océan sous-glaciaire ou de simples poches. En témoigne ce schéma du Photojournal de la NASA du 9 mars 2006.
Source - © 2008 NASA/JPL/Space Science Institute
D'autres observations, d'autres modèles… ont permis de proposer un modèle global d'Encelade, expliquant panaches, figures tectoniques particulières….. L'article "Quasi-tectonique de plaques" sur Encelade de Planet-Terre fait le point sur la structure et le fonctionnement d'Encelade dans cette hypothèse de la présence d'eau liquide interne.
Source - © 2009 Pierre Thomas
Une autre catégorie de modèles propose que ces panaches puissent être émis sans qu'il n'y ait de niveaux profonds d'eau liquide. Si les déformations dues aux marées déforment périodiquement le globe enceladéen, cela entraîne le jeu périodique de failles, jeux qui sont sources de frictions et de dégagements de chaleur au niveau de ces failles. Les failles (rayures de tigres) auraient une température suffisamment « tiède » pour être soumises à une sublimation intense, sans pour autant passer par de l'eau liquide.
Quand on sait l'importance de l'eau liquide sur l'éventuelle existence de vie, résoudre ce problème est capital !
Source - © 2007 NASA/JPL
Recherche de sels de sodium pour tester la présence d'eau liquide
Pour essayer de résoudre ce problème, deux équipes ont cherché des sels de sodium dans l'anneau E. Pourquoi des sels de sodium ?
Si les panaches sont issus de la sublimation de glaces, même de glace salée, il ne contiendront que très peu de sodium, la vapeur s'échappant de la surface étant quasiment de l'eau « distillée » ne pouvant pas contenir de substances « réfractaires ». Ce modèle de sublimation pourrait par contre expliquer la présence de substances organiques volatiles comme le méthane, l'éthane, ces gaz s'échappant avec la vapeur d'eau lors des processus de sublimation.
Si les panaches sont issus d'eau liquide s'évaporant par ébullition (à basse température, vue la très faible pression) , il est tout à fait possible que cette ébullition entraîne avec la vapeur des micro-gouttelettes d'eau liquide (des embruns en quelques sorte), ces micro-gouttelettes gelant dès l'arrivée dans les régions superficielles très froides. Si l'eau liquide à l'origine des panaches contient des sels en solution, alors ces sels se retrouveront dans les micro-cristaux de glaces de panaches. Le sodium étant le cations soluble le plus à même de se trouver dans de l'eau liquide du moment que cette eau est en contact avec des silicates, deux équipes ont cherché du sodium dans l'anneau E.
Une première équipe (N. M. Schneider et al., Nature 459, 1102-1104, 25 June 2009) a recherché (avec des télescopes terrestres) de la vapeur de sodium facilement identifiable (spectralement parlant) dans l'anneau E. Cette équipe n'a pas détecté de trace de vapeur de sodium, ce qui fixe une limite supérieure à l'éventuelle présence de sodium gazeux dans l'anneau E.
Une deuxième équipe (F. Postberg et al., Nature 459, 1098-1101, 25 June 2009) a recherché in situ des sels de sodium dans les panaches enceladéens, en utilisant l'analyseur de poussières cosmiques (CDA = Cosmic Dust Analyser) embarqué à bord de Cassini. Et là, les résultats ont été positifs : environ 6% des particules glacées analysées sont constituées de glace salée, glace contenant entre 0,5 et 2% de sels. Ces sels sont principalement constitués de chlorures, hydrogénocarbonates et carbonates de sodium.
Source - © 2009 Postberg et al., 2009, Nature, 459, modifié
Il y a bien des sels dans certaines particules des panaches, un argument très fort pour l'existence de niveaux d'eau liquide sous la surface d'Encelade.
La légende de l'image originale du Photojournal de la NASA (image modifiée dans la figure ci-après) discute comment faire ces particules salées, comment n'en faire qu'une minorité, comment expliquer qu'il n'y ait que très peu de vapeur de sodium dans l'anneau E .
Source - © 2009 NASA/JPL/SWRI/University of Colorado, modifié
Source - © 2009 Postberg et al., 2009, Nature, 459, modifié
L'exploration d'Encelade s'avère être un véritable feuilleton. Vous pouvez revivre ce feuilleton dans l'ordre chronologique en re-parcourant les articles suivant de Planet-Terre :
- rides et fractures sur Encelade, février 2005 ;
- rides, écoulements visqueux sur Encelade, mai 2005 ;
- rayures de tigre, température, atmosphère et activité d'Encelade, septembre 2005 ;
- volcanisme actif sur Encelade, décembre 2005 ;
- panaches et rayures de tigre, avril 2008 ;
- tectoniques, activité et modèle de la structure d'Encelade, février 2009.
Ces données publiées les 24 et 25 juin 2009 et résumées ici renforcent considérablement l'idée d'un « océan », ou du moins de poches d'eau liquide sous la glace superficielle d'Encelade. Et quand on sait qu'en plus d'eau et de sels, ces panaches contiennent beaucoup de matière organique, il semble capital de « creuser » le sujet. Cassini devrait survoler 4 fois Encelade d'ici un an, et encore 12 autres fois d'ici 2015 si tout se passe bien. Peut-être en saurons nous plus sur ce monde extraordinaire.
Références complètes des articles cités
N. M. Schneider, M. H. Burger, E. L. Schaller, M. E. Brown, R. E. Johnson, J. S. Kargel, M. K. Dougherty, N. A. Achilleos, 2009. No sodium in the vapour plumes of Enceladus, Nature 459, 1102-1104 (25 June 2009) - doi:10.1038/nature08070
F. Postberg, S. Kempf, J. Schmidt, N. Brilliantov, A. Beinsen, B. Abel, U. Buck, R. Srama, 2009.Sodium salts in E-ring ice grains from an ocean below the surface of Enceladus, Nature 459, 1098-1101 (25 June 2009) - doi:10.1038/nature08046