De petites lunes glacées pourraient bouillir sous leur surface.
On pense que de nombreuses lunes du système solaire externe abritent des océans souterrains sous leurs croûtes glacées. De nouvelles simulations informatiques, rapportées le 24 novembre dans Astronomie naturelle, suggèrent que les changements dans l’épaisseur de ces coquilles glacées peuvent faire bouillir l’eau des océans sous-jacents à basse température. Cette ébullition peut conduire à des caractéristiques géologiques, telles que les formations en forme de crête appelées couronnes observées sur la lune Miranda d'Uranus.
« L'idée qu'un océan souterrain sur un monde glacé puisse atteindre des conditions d'ébullition est un scénario vraiment remarquable », déclare Max Rudolph, géophysicien planétaire à l'Université de Californie à Davis.
Les lunes sont constamment comprimées par la gravité de leur planète, ce qui génère de la chaleur. La quantité de chaleur peut changer au fil du temps à mesure que l'orbite d'une lune change, un phénomène courant dans les systèmes multi-lunes, où les satellites jouent à la corde gravitationnelle lorsqu'ils se croisent.
Dans la nouvelle étude, Rudolph et ses collègues ont calculé ce qui se passerait lorsque le chauffage augmenterait. Ils ont découvert que dans certains cas, la coquille glacée d’une lune fondait par le dessous. À mesure que la coquille s’amincit, la pression sur l’océan en dessous diminue. Sur les petites lunes, cette chute de pression peut amener l’eau en dessous à atteindre son point triple, où coexistent glace, liquide et vapeur. Dans les océans souterrains des lunes glacées, cela se produit autour de zéro degré Celsius, ce qui permet à l’océan glacial de bouillir.
Les gaz libérés lors de l'ébullition de l'océan pourraient créer des fissures dans la coquille de glace, formant potentiellement des éléments de surface visibles depuis l'espace, comme on le voit sur Miranda. Cependant, si la coquille de glace est suffisamment épaisse, ces fissures pourraient ne pas apparaître. Cela pourrait expliquer le calme géologique observé sur la lune Mimas de Saturne, un autre satellite censé posséder un océan souterrain.
« L'épaississement et l'amincissement de la coquille de glace sus-jacente au fil du temps pourraient fournir un moyen d'expliquer comment l'eau pourrait traverser la coquille de glace depuis l'océan jusqu'à la surface », explique Paul Byrne, planétologue à l'Université de Washington à Saint-Louis, qui n'a pas participé à l'étude. Il dit que la libération de gaz d’un océan peut aider à expliquer pourquoi les lunes glacées ressemblent à elles.
Cependant, tous ne sont pas convaincus. Le planétologue Bill McKinnon, également de l'Université de Washington, estime qu'il est important d'étudier les effets de la fonte. Mais il n'est pas d'accord sur le fait que des conditions d'ébullition océanique à si grande échelle pourraient être atteintes sur de petites lunes, citant en partie une vision différente des preuves géologiques, comme le manque de caractéristiques sur Mimas.
Bien que l’ébullition des petites lunes soit débattue, les plus grandes lunes ne bouilliraient certainement pas. L'équipe de Rudolph a découvert que seuls les mondes d'une largeur inférieure à environ 600 kilomètres peuvent avoir des océans en ébullition. En effet, pour les corps plus gros avec une gravité plus élevée, comme Titania, la lune d'Uranus, les contraintes exercées sur la surface glacée la feraient craquer avant que l'océan n'atteigne son point triple. Selon Rudolph, cette fissure pourrait expliquer les caractéristiques observées sur les images prises par le vaisseau spatial Voyager 2 alors qu'il survolait Titania en 1986.
Au-delà d’améliorer notre compréhension de la géologie des petites lunes, les résultats pourraient également éclairer la recherche de conditions habitables dans le système solaire.
« Regarder quand ces reliefs se sont développés… pourrait vous renseigner sur le moment où l’océan s’est développé », explique Rudolph. « Et savoir que ces mondes glacés possèdent ou ont possédé un océan souterrain tout au long de leur histoire géologique est vraiment important pour réfléchir au potentiel de ces mondes à héberger des formes de vie. »
