Le 14 juillet 2015, la sonde NASA New Horizons survole et découvre Pluton et Charon

Ces six images ont été prises durant l'approche de Pluton, du 10 au 14 juillet 2015, depuis 5 500 000 à 450 000 km. Pendant ces 4 jours, Pluton a fait un peu plus d'un demi-tour sur lui-même. Les images 1 et 2 correspondent à peu près à la face dirigée vers Charon. Cette face était dans la nuit lors du passage rapproché et on n'en aura jamais d'image haute résolution. La rotation est visible en repérant une morphologie particulière, par exemple une espèce d'hexagone sombre visible sur les images 1 à 3. L'espèce de "cœur blanc" visible sur les images 3 à 6 a été nommée de façon informelle Tombaugh Regio. Pour que l'orientation de ces vues globales de Pluton soit la même que celle des mosaïques d'images à haute résolution publiées par la NASA, nous avons tourné ces image de 45° vers la gauche. Le pôle Nord se situe à gauche ou en haut à gauche de chaque image de cette compilation.

Sur cette image en fausses couleurs correspondant à l'image 4 de la figure précédente, un code de couleur représente l'intensité des raies spectrales du méthane dans l'infra-rouge. Les régions bleu turquoise correspondent à des régions avec une forte signature spectrale du méthane, car ce dernier est dilué dans de la glace d'azote, transparente. Ces régions correspondent au secteur du pôle Nord et au Nord de Tombaugh Regio. Les régions rouges correspondent à des régions où le spectre du méthane est amorti, indiquant par la même un mélange de la glace de méthane dans d'autre chose que de la glace d'azote. Ces régions "rouges" correspondent aux taches sombres fréquentes sur l'équateur.

La zone centrale claire et lisse correspond au lobe gauche du "cœur" nommé Tombaugh Regio. Cette plaine lisse et claire a été nommée Sputnik Planum.

La couleur brune (vraie couleur) est sans doute due à un mince recouvrement par une fine pellicule de molécules organiques. La teinte plus ou moins claire indiquerait l'épaisseur forte ou faible de cette pellicule. L'image en fausse couleur révèle de subtiles différences de composition chimique de cette surface. On voit nettement moins de cratères sur Pluton que sur La Lune. La surface serait globalement "pas très vieille". Il y a des inégalités dans la répartition des cratères. Certaines régions en montrent un nombre relativement important, d'autres n'en montrent aucun. L'âge de la surface de Pluton varie donc de "relativement vieux" à "très jeune" (au sens géologique). Plusieurs processus peuvent engendrer des surfaces jeunes : une érosion, un recouvrement venu de l'extérieur (genre chute de "neige"), un recouvrement venu de l'intérieur (genre "coulée de lave", lave d'eau ou d'azote dans ce cas)…

La zone centrale claire et lisse correspond au lobe gauche du « cœur » nommé Tombaugh Regio. Cette plaine lisse et claire a été nommée Sputnik Planum.

La couleur brune (vraie couleur) est sans doute due à un mince recouvrement par une fine pellicule de molécules organiques. La teinte plus ou moins claire indiquerait l'épaisseur forte ou faible de cette pellicule. L'image en fausse couleur révèle de subtiles différences de composition chimique de cette surface. On voit nettement moins de cratère sur Pluton que sur La Lune. La surface serait globalement « pas très vieille ». Il y a des inégalités dans la répartition des cratères. Certaines régions en montrent un nombre relativement important, d'autres n'en montrent aucun. L'âge de la surface de Pluton varie donc de « relativement vieux » à « très jeune » (au sens géologique). Plusieurs processus peuvent engendrer des surfaces jeunes : une érosion, un recouvrement venu de l'extérieur (genre chute de « neige »), un recouvrement venu de l'intérieur (genre « coulée de lave », lave d'eau ou d'azote dans ce cas) …

La zone centrale claire et lisse correspond au lobe gauche du « cœur » nommé Tombaugh Regio. Cette plaine lisse et claire a été nommée Sputnik Planum.

La couleur brune (vraie couleur) est sans doute due à un mince recouvrement par une fine pellicule de molécules organiques. La teinte plus ou moins claire indiquerait l'épaisseur forte ou faible de cette pellicule. L'image en fausse couleur révèle de subtiles différences de composition chimique de cette surface. On voit nettement moins de cratère sur Pluton que sur La Lune. La surface serait globalement « pas très vieille ». Il y a des inégalités dans la répartition des cratères. Certaines régions en montrent un nombre relativement important, d'autres n'en montrent aucun. L'âge de la surface de Pluton varie donc de « relativement vieux » à « très jeune » (au sens géologique). Plusieurs processus peuvent engendrer des surfaces jeunes : une érosion, un recouvrement venu de l'extérieur (genre chute de « neige »), un recouvrement venu de l'intérieur (genre « coulée de lave », lave d'eau ou d'azote dans ce cas) …

Contrairement à la Terre où le méridien 0° est arbitraire (le méridien passant par l'observatoire royal de ce qui fut la principale puissance maritime du 19^ème siècle, l'Angleterre), le méridien 0° de Pluton est défini astronomiquement : il passe par le centre de la face tournée vers Charon. Et le méridien 180° passe par le centre de la face opposée à Charon. Pluton tourne sur lui-même avec la même période que Charon autour de Pluton, et dirige donc toujours la même face vers son satellite. C'est aussi le cas de la Lune qui dirige toujours la même face vers la Terre (la face dite visible). On peut montrer que si un corps en rotation synchrone avec la révolution de l'autre corps n'a pas une répartition des masses présentant une symétrie sphérique parfaite, le diamètre passant par l'anomalie de masse doit être dirigé vers le corps compagnon. C'est ainsi que la partie de la Lune qui correspond à une anomalie de masse positive (croûte peu dense plus mince) est dirigée vers la Terre (la face visible avec en son centre le méridien 0°), alors que la face opposée, plus légère car possédant une croûte épaisse est dirigée à l'opposé de la Terre (la face cachée, avec le méridien 180°). On peut remarquer que Tombaugh Regio est traversée par ce méridien 180°. Le diamètre passant par Tombaugh Regio contiendrait donc une anomalie de masse, et si on calque la situation lunaire sur Pluton, Tombaugh Regio correspondrait à une anomalie de masse négative.

Sur ce zoom on voit (1) la plaine lisse et jeune de Sputnik Planum (l'Ouest de Tombaugh Regio), (2) une région sombre et cratérisée (donc vieille) parcourue par ce qui ressemble à des graben, Cthuhlu Regio, (3) une région cratérisée mais plus claire, elle aussi parcourue de structures ressemblant à des graben (Viking Terra) et (4) Voyager Terra, qui ressemble à Viking Terra, mais sans ses graben.

On peut remarquer que les fossae et autres failles sont recoupées par des cratères d'impact. Il y a plus de cratères d'impact recoupant ces failles qu'il n'y en a sur Sputnik Planum (où on n'en voit aucun à cette résolution). La tectonique générant ces failles (normales ?) est bien évidemment plus récente que les terrains qu'elles affectent, mais plus vieille que les plaines lisses de Sputnik Planum. La géologie de Pluton est bien plus complexe que sa petite taille aurait pu laisser supposer.

Cette plaine est complètement dépourvue de cratère d'impact à la résolution des images, ce qui indique un âge très jeune (plus jeune que 100 Ma disent les premières évaluations de la NASA). Cette plaine est bordée au Sud et à l'Ouest par de hautes montagnes ; sa partie centrale montre une étonnante structure en "polygones". Les figures 20 à 40 sont tirées de ces sept images, des reconstitutions 3D qu'en a fait la NASA, ou de comparaisons terrestres ou "planétaires".

En haut de l'image, Sputnik Planum et son étrange structuration en polygones. En bas Cthulhu Regio.

Entre les deux, deux massifs de montagnes émergent de ce qui semble être une couche de glace claire et peu épaisse. Ces deux montagnes ont été baptisées en l'honneur des deux premiers humains ayant atteint le sommet de l'Everest. Hillary Montes mesure 1500 m d'altitude, Norgay Montes 3500 m. La hauteur et la raideur de ces reliefs montrent qu'ils ne sont pas en glace d'azote ou de méthane qui s'étaleraient par fluage à ces températures moyennes de -230°C. La glace d'eau, par contre, est aussi rigide et cassante que de la roche à ces températures. Ces montagnes semblent émerger de la plaine comme des îles d'une mer ou un nunatak d'un glacier. La nature ductile (voire fluide) de la plaine est confirmée par la présence d'un cratère qui en semble remplie.

En haut de l'image, Sputnik Planum et son étrange structuration en polygones. En bas Cthulhu Regio.

Entre les deux, deux massifs de montagnes émergent de ce qui semble être une couche de glace claire et peu épaisse. Ces deux montagnes ont été baptisées en l'honneur des deux premiers humains ayant atteint le sommet de l'Everest. Hillary Montes mesure 1500 m d'altitude, Norgay Montes 3500 m. La hauteur et la raideur de ces reliefs montrent qu'ils ne sont pas en glace d'azote ou de méthane qui s'étaleraient par fluage à ces températures moyennes de -230°C. La glace d'eau, par contre, est aussi rigide et cassante que de la roche à ces températures. Ces montagnes semblent émerger de la plaine comme des îles d'une mer ou un nunatak d'un glacier. La nature ductile (voire fluide) de la plaine est confirmée par la présence d'un cratère qui en semble remplie.

Le contact au NE des Norgay Montes est particulièrement net et ressemble à une côte.

En haut à gauche, la limite entre Sputnik Planum et les Norgay Montes est particulièrement nette et ressemble à une côte. Au premier plan, une montagne émerge d'une plaine légèrement ondulée et ressemble à un nunatak.

Ces polygones typiquement de 20 à 30 km de dimension sont limités par des sillons creux. Ces sillons possèdent parfois une crête longitudinale en leur milieu et sont parfois remplis d'une substance très sombre.

Ces polygones typiquement de 20 à 30 km de dimension sont limités par des sillons creux. Ces sillons possèdent parfois une crête longitudinale en leur milieu et sont parfois remplis d'une substance très sombre.

Ces polygones typiquement de 20 à 30 km de dimension sont limités par des sillons creux. Ces sillons possèdent parfois une crête longitudinale en leur milieu et sont parfois remplis d'une substance très sombre.

Aucune interprétation définitive n'est proposée quant à l'origine de cette structure en polygones. À la différence d'échelle près, la morphologie terrestre (en haut) qui me fait le plus penser à cette structuration en polygones de Sputnik Planum (en bas) correspond à la surface figée d'anciens lacs de lave comme celle du Kilauea Iki à Hawaï (cf. Réseau hexagonal de fractures à la surface d'un ancien lac de lave, le Kilauea Iki Crater, Hawaii).

Dans l'une de ses légendes (NASA’s New Horizons Discovers Frozen Plains in the Heart of Pluto’s ‘Heart’ ), la NASA écrit : “The irregular shapes may be the result of the contraction of surface materials, similar to what happens when mud dries. Alternatively, they may be a product of convection, similar to wax rising in a lava lamp. On Pluto, convection would occur within a surface layer of frozen carbon monoxide, methane and nitrogen, driven by the scant warmth of Pluto's interior”. Or la structuration de la surface d'un lac de lave est le résultat de la convection interne au lac avant sa solidification et aussi de la rétraction thermique de sa surface lors de son refroidissement. Simple convergence morphologique, ou mécanisme d'origine relativement similaire ?

Simple convergence morphologique ou analogie plus profonde entre un lac de lave et une couche de glaces (ou de liquide) en convection ?

Limite Nord-Ouest de la figure 27.

À droite, Sputnik Planum présente sa morphologie classique (polygones limités par des sillons). À gauche, ce qui domine, ce sont des polygones gris limités par des bandes plus claires, qui parfois convergent vers une île.

Figures liées à la sublimation de la glace d'azote ?

En plus des figures morphologiques classiques déjà vues au centre et au SO de Sputnik Planum, ce secteur NE montre des signes évidents de fluage de glace.

En plus des figures morphologiques classiques déjà vues au centre et au SO de Sputnik Planum, ce secteur NE montre des signes évidents de fluage de glace.

Vu la température très basse, ce fluage a dû concerner de la glace d'azote et non pas de la glace d'eau, trop rigide à -230°C.

Aucun cratère d'impact n'est visible sur ces zones montrant du fluage. Celui–ci est donc "jeune", voire actif. Le sens du mouvement révélé par ce fluage montre que le centre de Sputnik Planum était (est ?) plus haut que ses bordures au moment du fluage. À quoi pourrait être due cette altitude élevée du centre de la plaine ? Accumulation de "neige" comme pour les inlandsis terrestres ? Bombement tectonique ? Ou injection de "magma" (glaces très ductiles, ou liquide) ?

Vu la température très basse, ce fluage a dû concerner de la glace d'azote et non pas de la glace d'eau, trop rigide à -230°C.

Aucun cratère d'impact n'est visible sur ces zones montrant du fluage. Celui–ci est donc "jeune", voire actif. Le sens du mouvement révélé par ce fluage montre que le centre de Sputnik Planum était (est ?) plus haut que ses bordures au moment du fluage. À quoi pourrait être due cette altitude élevée du centre de la plaine ? Accumulation de "neige" comme pour les inlandsis terrestres ? Bombement tectonique ? Ou injection de "magma" (glaces très ductiles, ou liquide) ?

Ces terrae montrent des secteurs avec de nombreux cratères (âge "ancien"), et d'autre moins cratérisés, donc plus jeunes. On voit de nombreux escarpements, souvent non rectilignes, et même ce qui ressemble à une vallée sinueuse. Origine(s) ?

Ces terrae montrent des secteurs avec de nombreux cratères (âge "ancien"), et d'autre moins cratérisés, donc plus jeunes. On voit de nombreux escarpements, souvent non rectilignes, et même ce qui ressemble à une vallée sinueuse. Origine(s) ?

La preuve "visuelle" de l'existence de cette atmosphère a été obtenue lorsque New Horizons est passée derrière Pluton qui a éclipsé le Soleil. La lumière du Soleil diffusée par l'atmosphère rend cette dernière particulièrement visible.

Deux niveaux de "brume" ont été identifiés, vers 50 et 80 km d'altitude. Cette brume serait constituée d'aérosols de molécules organiques obtenues par action des UV solaires sur le méthane atmosphérique. C'est la chute de ces molécules organiques sur le sol qui donnerait à Pluton sa teinte brune.

La baisse de luminosité du Soleil commence à 1600 km d'altitude, limite supérieure détectable de cette atmosphère. Une "manip inverse" a aussi été réalisée. Quand New Horizons est passé derrière Pluton vis-à-vis de la Terre, l'étude de l'atténuation de ses émissions radio reçues sur Terre devrait permettre d'étudier la structure verticale de cette atmosphère, et l'évolution de la courbe pression-température en fonction de l'altitude.

Pluton est passé à son périhélie en 1989. Malgré cela sa pression atmosphérique a augmenté depuis, passant de 5 à 17 dans l'unité retenue par la NASA dans sa figure. Cela suggérerait une inertie de la sublimation de la glace d'azote, qui continuerait à se sublimer pendant plus de 20 ans après ce passage au périhélie. Cette conclusion peut être nuancée, car c'est l'été dans l'hémisphère Nord, peut-être plus riche en glace d'azote que l'hémisphère Sud. La mesure faite par New Horizons est curieusement basse (< 7 unités) et demande à être confirmée par des transmissions à venir. Le problème reste entier en cette fin août 2015.

À l'Ouest de Sputnik Planum, des traînées sombres sont visibles derrière de petits reliefs dépassant de la plaine. Ces traînées sont systématiquement au SE-SSE de ces reliefs. Cela fait penser aux accumulations de sable déposées par le vent derrière un obstacle. La différence de teinte fait aussi penser aux dépôts sombres dégagés par les "geysers" de Triton ou de Mars et orientés par les vents soufflant lors des éruptions. Si cette interprétation est correcte, cela signifierait que les vents dominants sont en direction du SE dans ce secteur de Pluton, voire qu'il y a des geysers récents (ou actifs) déviés par le vent sur cette planète naine.

Chaque traînée mesure de 100 à 200 m de long.

Retrouvez cette image dans Les calottes polaires de Mars : rappels, bilan des 10 dernières années d'observation