Titan et Pluton sont séparés par plus d’un milliard de kilomètres et appartiennent à deux catégories d’objets très différentes. Pourtant, le télescope spatial James-Webb vient d’y détecter une même signature spectrale mystérieuse, un signal inattendu que les chercheurs sont aujourd’hui incapables d’expliquer.
Cette découverte, présentée dans une nouvelle étude, pourrait révéler l’existence de composés chimiques encore inconnus ou de processus physicochimiques jamais observés dans le Système solaire externe. Elle souligne surtout combien ces mondes glacés, pourtant étudiés depuis plusieurs décennies, continuent de receler des secrets.
Deux mondes différents, mais une chimie étonnamment proche
À première vue, Titan et Pluton semblent n’avoir que peu de points communs.
Des chercheurs de la Nasa ont dressé l’inventaire détaillé des ressources naturelles de Titan, l’une des lunes de Saturne. Leur conclusion est frappante : cette lune glacée posséderait les ingrédients nécessaires à la production de nourriture, de carburants et de matériaux, au point de devenir un candidat crédible pour de futures bases humaines dans le Système solaire externe…. Lire la suite
Plus massive que la planète Mercure, Titan est la plus grande lune de Saturne, et est entourée d’une atmosphère dense composée principalement d’azote, un environnement où se forment nuages, pluies et rivières de méthane. Sa surface abrite même des mers et des lacs d’hydrocarbures liquides, un cas unique dans le Système solaire. Pluton, à l’inverse, est une planète naine située dans la ceinture de Kuiper, à plusieurs milliards de kilomètres du Soleil. Son environnement est beaucoup plus froid et son atmosphère extrêmement ténue. Pourtant, malgré ces différences, les deux mondes partagent plusieurs ingrédients chimiques essentiels.
En 2005, le module Huygens, embarqué sur la sonde Cassini, capturait ces images de la surface de Titan lors de sa descente vers la surface de cette lune de Saturne. © ESA, Nasa, JPL, Université d’Arizona
Leurs surfaces contiennent notamment de la glace d’eau, du méthane, de l’azote et de nombreux composés organiques complexes. Sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire et des particules énergétiques provenant de l’espace, ces matériaux subissent continuellement des transformations chimiques qui produisent une grande diversité de molécules.
Pour les planétologues, Titan et Pluton constituent ainsi de véritables laboratoires naturels permettant d’étudier la chimie organique dans les environnements les plus froids du Système solaire. C’est précisément dans ce contexte que James-Webb vient d’apporter une nouvelle surprise.
James-Webb met en évidence un signal que personne n’arrive à identifier
Pour mener leurs travaux, une équipe de chercheurs a utilisé les instruments NIRSpec et Miri du télescope spatial James-Webb. Ces spectromètres analysent la lumière infrarouge réfléchie ou émise par les objets célestes afin d’en déduire leur composition. En principe, chaque molécule absorbe certaines longueurs d’onde de manière caractéristique, laissant dans le spectre lumineux une empreinte comparable à une signature. En examinant les observations de Titan et de Pluton, l’équipe a identifié une bande d’absorption centrée autour de 5,11 micromètres, provenant très probablement de leur surface. Ils publient leur étude dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Il y a près de 20 ans, l’UAI, l’Union astronomique internationale, revoyait la définition de ce qu’est une planète. Avec pour conséquence, le déclassement de Pluton. Pour tenir compte des récentes découvertes, des chercheurs appellent aujourd’hui à une nouvelle révision de cette définition…. Lire la suite
Le signal est particulièrement marqué sur Titan, mais apparaît également sur Pluton. Sa présence sur deux objets différents, observés avec plusieurs instruments, exclut en grande partie l’hypothèse d’une erreur de mesure. Mais les chercheurs n’ont pour autant pas découvert directement une nouvelle molécule ; ils ont mis en évidence une signature spectrale dont l’origine demeure inconnue.
Pour tenter de l’identifier, ils ont comparé leurs observations à de vastes catalogues de données obtenues en laboratoire pour différentes glaces, hydrocarbures et molécules organiques susceptibles d’exister sur ces mondes glacés, mais sans succès : aucun composé connu ne reproduit parfaitement les caractéristiques du signal observé.
Cette absence de correspondance constitue le principal résultat de l’étude : les scientifiques détectent clairement une empreinte chimique, mais ignorent encore quelle substance (ou ensemble de substances) en est responsable.
Une nouvelle énigme pour la chimie du Système solaire externe
Ce qui intrigue particulièrement les chercheurs, c’est que cette découverte concerne deux mondes très différents. L’existence d’une bande d’absorption similaire sur Titan et Pluton pourrait indiquer qu’un même processus chimique est à l’œuvre dans ces environnements éloignés.
Selon les hypothèses envisagées par les auteurs, le signal pourrait provenir d’une molécule organique complexe encore absente des bases de données spectroscopiques actuelles, ou pourrait également être produit par des matériaux transformés au fil du temps par le rayonnement cosmique ou ultraviolet. Les auteurs soulignent d’ailleurs que la signature observée sur Pluton est plus large que celle détectée sur Titan, une différence qui pourrait refléter des conditions physiques distinctes ou suggérer qu’il ne s’agit pas d’un unique composé, mais d’une famille de molécules partageant certaines propriétés communes.
Lancée en 2006, la sonde New Horizons de la Nasa a survolé Pluton en 2015, près de 10 ans après son départ de la Terre. Cette planète naine, située à plusieurs milliards de kilomètres du Soleil, est un monde glacé encore mal connu, qui continue à nous révéler ses secrets. Grâce à cette mission, des scientifiques ont pu produire un rendu 3D de la surface de ce corps glacé. © Nasa Video, YouTube
Au-delà de l’identification de cette mystérieuse signature, l’étude rappelle que la chimie du Système solaire externe demeure encore largement inexplorée. Malgré les années d’observations de la sonde Cassini autour de Saturne et le survol historique de Pluton par New Horizons en 2015, ces mondes continuent de révéler des phénomènes inattendus.
De futures missions pourraient d’ailleurs aider à résoudre cette énigme : alors que Pluton n’a été observée de près qu’une seule fois, Titan recevra dans les années 2030 la visite de Dragonfly. Ce drone développé par la Nasa sera capable de parcourir la surface de la lune saturnienne et d’analyser directement ses matériaux, offrant aux scientifiques une occasion unique de mieux comprendre la chimie complexe qui règne sur ce monde fascinant. Peut-être permettra-t-il, enfin, d’identifier la substance à l’origine de ce mystérieux signal détecté par James-Webb. D’ici là, cette étrange empreinte spectrale rappelle que même les objets les mieux étudiés du Système solaire peuvent encore réserver de nombreuses surprises.
Source:
www.futura-sciences.com
