En étudiant Sputnik Planitia, un vaste cratère d’impact empli de glaces d’azote, de méthane et de monoxyde de carbone, la sonde New Horizons avait observé des formes polygonales séparées par de petits creux à la surface de la glace. Après plusieurs hypothèses ne faisant pas consensus, une équipe de scientifiques français et britanniques suggère que des mouvements de convection, prenant origine dans la sublimation de l’azote, pourraient créer ces formes à la surface.
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Situé dans la ceinture de Kuiper, PlutonPluton est un corps tellurique à la surface très froide (-236 °C en moyenne), du fait de sa très grande distance au Soleil (en moyenne 39,5 ua, soit près de 6 milliards de kilomètres). Sa surface est recouverte de glaces d'eau, de méthane, d'azote et de monoxyde de carbonemonoxyde de carbone. Cette planète naine possède par ailleurs une atmosphèreatmosphère composée d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone, soit une composition très proche de celle des glaces de surface. Cette atmosphère est très ténue : la pression à la surface de Pluton n'est que de 15 µbars, soit 100.000 fois moins que sur Terre.
Des interactions entre les glaces en surface et l’atmosphère
Le lien entre les glaces de surface et l'atmosphère plutonienne semble relativement bien établi : du fait de l'action du rayonnement solairerayonnement solaire sur la surface de Pluton, une partie de la glace présente va se sublimer (passage de l'état solideétat solide à l'état gazeuxétat gazeux), enrichissant l'atmosphère plutonienne en composés initialement gelés. À l'inverse, quand la température chute, une partie de l'atmosphère va se condenser pour former des glaces en surface. Ces cycles de sublimation/condensationcondensation sont d'ailleurs fortement impactés par la forte excentricitéexcentricité de l'orbiteorbite plutonienne.
Des formes étonnantes à la surface des glaces de Sputnik Planitia
Depuis son premier survolsurvol de Pluton en 2015, la sonde New Horizons a pu capturer des images de nombreuses régions de la surface de la planète naine, dont Sputnik Planitia, un grand bassin d'impact qui aurait par la suite été rempli de glaces d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone en proportions mineures.
Ce qui a attiré l'œilœil des scientifiques, ce sont les cicatricescicatrices présentes à la surface de ce mélange de glace, en forme de polygones plats délimités par de petits creux étroits. Plusieurs hypothèses avaient déjà été proposées pour expliquer ces caractéristiques (flux de chaleurchaleur, gradientgradient de température dans la couche de glace), sans qu'aucune ne puisse expliquer une telle topographie de surface.
La sublimation de l’azote en cause
Grâce à de nombreuses simulations numériquessimulations numériques, l'équipe de chercheurs affirme avoir compris le mécanisme à l'origine de ces formes : du fait de la sublimation -- passage de l'état solide à gazeux, sans passage par l'état liquideétat liquide -- de l'azote à la surface de Pluton, un refroidissement local entraine des mouvementsmouvements de convectionconvection dans les couches de glace, remodelant ainsi sa surface. La couche de glace serait donc perpétuellement remodelée, au gré des cycles de sublimation/condensation à la surface de Pluton.
D'après les scientifiques de l'étude, une telle dynamique pourrait être observée sur d'autres régions de la surface de Pluton, ou encore à la surface d'autres corps froids, tels que TritonTriton (satellite de NeptuneNeptune), ou encore ÉrisÉris (un des plus gros corps de la ceinture de Kuiperceinture de Kuiper).
