Titan : Et si l’océan secret de la lune de Saturne n’était qu’une immense gadoue ?

Une douche froide pour les chercheurs d’océans

On aime imaginer des mondes aquatiques, n’est-ce pas ? Cette idée romantique de vastes océans cachés sous la glace… Eh bien, concernant Titan, la lune emblématique de Saturne, il va peut-être falloir revoir notre copie. Une nouvelle analyse des données de suivi radio de la sonde Cassini suggère que ce monde ne cache pas l’immense océan souterrain que les scientifiques avaient envisagé, ou du moins, pas sous la forme qu’on espérait.

Les chiffres sont têtus. En examinant de plus près les données, on s’aperçoit que la lune perd environ 3 à 4 térawatts de chaleur. C’est un signal thermique qui, curieusement, pointe vers un intérieur « pâteux » ou boueux (une sorte de granité géant, si vous voulez) plutôt que vers une mer continue et fluide. C’est un coup dur ? Peut-être. C’est en tout cas une distinction capitale pour la vie extraterrestre, car la vie telle que nous la connaissons dépend de la capacité de l’eau à faire circuler les nutriments depuis la roche.

C’est Flavio Petricca, du célèbre Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, qui a dirigé cette réanalyse audacieuse. Son travail ne sort pas de nulle part : il lie le suivi minutieux de la sonde spatiale à des tests de physique des glaces réalisés en laboratoire à l’Université de Washington (UW) à Seattle.

Le mystère de la gravité et ce fameux « nombre de Love »

Cassini a passé des années à orbiter autour de Saturne, et ses survols de Titan ont produit une mine d’or de données de suivi radio. Les ingénieurs du JPL ont traqué l’engin en utilisant l’effet Doppler – vous savez, ce changement de fréquence causé par le mouvement relatif, un peu comme une sirène d’ambulance qui passe – pour détecter d’infimes changements de vitesse lors des survols. Ces changements reflètent la gravité. Mais attention, de petites erreurs peuvent masquer un décalage temporel à moins que les analystes ne réduisent drastiquement le bruit des données.

Revenons un instant en 2008. À l’époque, les chercheurs avaient lié la forme changeante de Titan aux marées de Saturne et penchaient fortement pour un océan enfoui. C’est logique : lors des étirements et compressions répétés causés par la gravité (ce qu’on appelle la flexion de marée), une coquille rigide bouge moins qu’une couche intérieure molle. Mais voilà, les premières mesures collaient à plusieurs modèles d’intérieur. Il fallait creuser plus loin.

Les experts ont donc comparé l’attraction la plus forte de Titan avec son renflement le plus important, et surprise… les deux pics ne s’alignaient pas. C’est là qu’intervient la dissipation de marée, cette énergie perdue sous forme de chaleur lorsque les couches frottent et se déforment. « C’était la preuve flagrante que l’intérieur de Titan est différent de ce qui avait été déduit des analyses précédentes », a déclaré Petricca. Pour résumer la réponse de Titan aux marées, les planétologues utilisent ce qu’on appelle un nombre de Love. La partie réelle de ce nombre capture la hauteur à laquelle la surface se soulève, tandis que la partie imaginaire capture le retard lié à la perte de chaleur. Les travaux antérieurs avaient surtout cerné la partie réelle, mais cette réanalyse a mis le doigt sur la pièce manquante : la partie imaginaire. Le nouveau modèle empile de la glace épaisse sur un noyau rocheux et place la fonte dans des poches dispersées.

De la gadoue profonde et des poches d’eau isolées

Imaginez de la glace profonde, sous haute pression, qui frôle la fonte et se comporte comme de la gadoue. C’est l’image qui ressort. Parce que ces poches restent séparées, les produits chimiques et la chaleur se déplacent différemment de ce qu’ils feraient dans une couche océanique connectée. À l’intérieur de Titan, les marées répétées transforment l’énergie orbitale en chaleur, et la recherche suggère que la majeure partie de cette perte se produit en profondeur.

Il y a aussi ce mouvement lent et bouillonnant dans la glace, connu sous le nom de convection, qui peut transporter la chaleur vers le haut bien avant qu’une fonte à grande échelle ne s’installe. C’est un équilibre précaire qui maintient Titan majoritairement gelé tout en permettant à de petites poches d’eau d’apparaître là où la pression et la chaleur se rencontrent. Dans les expériences menées à l’UW, les chercheurs ont recréé des pressions similaires à celles de Titan pour cartographier quand la glace ramollit ou fond dans les couches profondes. Ces mesures suivent la thermodynamique, ces règles strictes qui régissent la chaleur et les changements de phase, lorsque l’eau se transforme en formes de glace plus denses.

Bien que les mesures de laboratoire améliorées de l’UW réduisent les incertitudes des modèles de gravité, les résultats dépendent encore de la manière dont les couches de glace de Titan sont réellement mélangées. La réanalyse suggère que certaines poches d’eau douce pourraient atteindre 68 degrés Fahrenheit (environ 20°C) ! Ces volumes plus petits peuvent concentrer les nutriments et le carburant chimique. Des poches chaudes pourraient convenir à des microbes simples, c’est vrai, mais des espaces isolés limitent aussi le flux d’énergie et la stabilité à long terme pour des organismes plus grands.

Conclusion : Dragonfly et la réalité du terrain

En surface, c’est une autre histoire. Les températures sur Titan avoisinent les -290 degrés Fahrenheit (-179°C). Le méthane et l’éthane y forment des lacs et de la pluie. Ces hydrocarbures restent liquides car le froid extrême fait que la glace d’eau s’y comporte comme de la roche dure. Si les liquides de surface peuvent nourrir une chimie, toute vie basée sur l’eau aurait besoin de s’abriter dans ces poches plus chaudes décrites plus bas. Mais ne perdons pas espoir, car la NASA a confirmé une date de lancement pour la mission Dragonfly : juillet 2028.

Dragonfly, ce giravion (sorte de drone hélicoptère), sautera d’un site à l’autre et écoutera les tremblements de terre. Pourquoi ? Parce que les ondes sismiques voyagent plus vite à travers la glace solide qu’à travers le liquide. Si les lectures correspondent à un intérieur pâteux, la mission pourra cibler des zones où les matières organiques de surface rencontrent des voies d’eau internes.

L’incertitude demeure, bien sûr. On ne sait pas à quel point les poches de fonte sont connectées, ni si des sels ou des cages de glace (clathrates) qui piègent les molécules de gaz épaississent les couches. Les tests en laboratoire peinent à imiter des contraintes qui durent des semaines, donc les prédictions les plus solides dépendent encore de la façon dont les vrais grains de glace glissent et cicatrisent. Les travaux futurs devront relier ces propriétés à l’échelle micro aux données des engins spatiaux, sinon le prochain débat se rejouera sur une autre lune. En attendant, cette étude publiée dans le journal Nature nous force à revoir notre lecture des vieux signaux de survol. Titan garde encore bien des secrets.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.