L’interprétation artistique du paysage de Titan présente une atmosphère brumeuse, des dunes sombres et des lacs et des mers lisses comme des miroirs qui ressemblent à ceux de la Terre. Sur ces masses d’hydrocarbures liquides, de nouvelles recherches suggèrent que l’apparition d’« îles magiques » pourrait être provoquée par des solides organiques flottants. Crédit : NASA/JPL
SaturneLes plus grandes pluies et neiges lunaires de l’éthane, du méthane et des composés organiques plus sophistiqués. Au sol, les morceaux accumulés peuvent vêler comme des glaciers aux bords des lacs de méthane de la lune, formant des « îles magiques » flottantes et éphémères.
Les « îles magiques » de Titan sont probablement des morceaux flottants de solides organiques poreux et gelés, selon une nouvelle étude, s’écartant de travaux antérieurs suggérant qu’il s’agissait de bulles de gaz. L’étude a été publiée dans Lettres de recherche géophysiquela revue de l’AGU proposant des rapports courts et à fort impact ayant des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l’espace.
L’atmosphère et la surface uniques de Titan
Une atmosphère orange brumeuse, 50 % plus épaisse que celle de la Terre et riche en méthane et autres molécules à base de carbone ou organiques, recouvre la plus grande lune de Saturne, Titan. Sa surface est recouverte de dunes sombres de matière organique et de mers de méthane et d’éthane liquides. Ce qui est encore plus étrange est ce qui apparaît dans les images radar comme des points lumineux changeants à la surface des mers qui peuvent durer de quelques heures à plusieurs semaines, voire plus.
Le radar perce l’épais voile de smog de Titan, révélant des lacs et une grande mer dans la région du pôle nord de la lune, capturés par la sonde spatiale Cassini. Des points lumineux transitoires, des « îles magiques », ont été observés apparaître et disparaître sur Ligeia Mare. Crédit : centre, NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS ; à gauche et à droite, NASA/ESA. Remerciements : T. Cornet, ESA
Le mystère des îles magiques
Les scientifiques ont repéré pour la première fois ces « îles magiques » éphémères en 2014 avec le Cassini-Mission Huygens et depuis, nous essayons de comprendre de quoi il s’agit. Des études antérieures suggéraient qu’il pourrait s’agir d’îles fantômes causées par des vagues ou de véritables îles constituées de solides en suspension, de solides flottants ou de bulles d’azote gazeux. Xinting Yu, planétologue et auteur principal de la nouvelle étude, s’est demandé si un examen plus approfondi de la relation entre l’atmosphère de Titan, les lacs liquides et les matériaux solides déposés à la surface de la lune pourrait révéler la cause de ces îles mystérieuses.
« Je voulais vérifier si les îles magiques pouvaient réellement être des matières organiques flottant à la surface, comme de la pierre ponce qui peut flotter sur l’eau ici sur Terre avant de finalement couler », a déclaré Yu.
Un monde étrange de produits biologiques
La haute atmosphère de Titan est dense de diverses molécules organiques. Les molécules peuvent s’agglutiner, geler et tomber sur la surface de la Lune, y compris sur ses rivières et ses lacs étrangement lisses de méthane et d’éthane liquides, avec des vagues de seulement quelques millimètres de hauteur.
Yu et son équipe s’intéressaient au sort de ces amas organiques lorsqu’ils atteignaient les lacs d’hydrocarbures de Titan. Vont-ils couler ou flotter ?
Enquête sur la théorie flottante
Pour trouver la réponse, l’équipe a d’abord cherché à savoir si les solides organiques de Titan se dissoudraient simplement dans les lacs de méthane de la Lune. Comme les lacs sont déjà saturés de particules organiques, l’équipe a déterminé que les solides qui tombent ne se dissoudraient pas lorsqu’ils atteindraient le liquide.
« Pour que nous puissions voir les îles magiques, elles ne peuvent pas simplement flotter pendant une seconde puis couler », a déclaré Yu. « Ils doivent flotter pendant un certain temps, mais pas pour toujours non plus. »
Les lacs et les mers de Titan sont principalement constitués de méthane et d’éthane, qui ont tous deux une faible tension superficielle, ce qui rend plus difficile la flottaison des solides. Les modèles suggéraient que la plupart des solides congelés étaient trop denses et la tension superficielle trop faible pour créer les îles magiques de Titan, à moins que les amas ne soient poreux comme du fromage suisse.
Si les amas de glace étaient suffisamment gros et avaient le bon rapport de trous et de tubes étroits, le méthane liquide pourrait s’infiltrer assez lentement pour que les amas puissent persister à la surface, ont découvert les chercheurs.
La formation des îles magiques
La modélisation de Yu suggère que les amas individuels sont probablement trop petits pour flotter d’eux-mêmes. Mais si suffisamment d’amas se regroupent près du rivage, des morceaux plus gros pourraient se détacher et flotter, de la même manière que les glaciers vêlent sur Terre. Avec une combinaison d’une plus grande taille et d’une bonne porosité, ces glaciers organiques pourraient expliquer le phénomène des îles magiques.
En plus des îles magiques, une fine couche de solides gelés recouvrant les mers et les lacs de Titan pourrait expliquer la douceur inhabituelle des corps liquides. Ainsi, les résultats de cette étude pourraient expliquer deux des mystères de Titan.
