Principal CassiniDes molécules organiques complexes bouillonnent de l'intérieur d'Encelade

Des molécules organiques complexes bouillonnent de l'intérieur d'Encelade

Cassini : Des molécules organiques complexes bouillonnent de l'intérieur d'Encelade

Avant de mettre fin à sa mission, en septembre 2017, l'orbiteur Cassini avait révélé de nombreuses informations fascinantes sur le système Saturne. En plus de révéler beaucoup d'informations sur les anneaux de Saturne ainsi que sur la surface et l'atmosphère de Titan (la plus grande lune de Saturne), il était également responsable de la découverte de l'eau. panaches provenant de la région polaire sud d’Enceladus. La découverte de ces panaches a déclenché un vaste débat sur l'existence possible de la vie à l'intérieur de la lune.

Cela reposait en partie sur la preuve que les panaches s’étendaient jusqu’aux limites de la lune et contenaient des éléments essentiels à la vie. Grâce à une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Heidelberg, en Allemagne, il a été confirmé que les panaches contiennent des molécules organiques complexes. C'est la première fois que des substances organiques complexes sont détectées sur un corps autre que la Terre, ce qui renforce les arguments en faveur de la vie pour la Lune.

L’étude intitulée «Composés organiques macromoléculaires des profondeurs d’Enceladus» a récemment été publiée dans la revue Nature. L'étude était dirigée par Frank Postberg et Nozair Khawaja de l'Institut des sciences de la Terre de l'Université de Heidelberg. Elle comprenait des membres de l'Institut de modification des surfaces de Leibniz (IOM), du Southwest Research Institute (SwRI) et du laboratoire de propulsion par réaction de la NASA. plusieurs universités.

Les «bandes de tigre» d'Encelade, telles que décrites par la sonde spatiale Cassini. Crédit: NASA / JPL / ESA

L'existence d'un océan d'eau liquide dans l'intérieur d'Encelade fait l'objet d'un débat scientifique depuis 2005, lorsque Cassini a observé pour la première fois des panaches contenant de la vapeur d'eau s'échappant de la surface polaire sud de la lune à travers des fissures à la surface (surnommé «rayures du tigre»). Selon les mesures effectuées par la sonde Cassini-Huygens, ces émissions sont principalement composées de vapeur d'eau et contiennent de l'azote moléculaire, du dioxyde de carbone, du méthane et d'autres hydrocarbures.

L'analyse combinée des données d'imagerie, de spectrométrie de masse et de magnétosphère a également indiqué que les panaches polaires sud observés émanaient de chambres souterraines sous pression. Cela a été confirmé par la mission Cassini en 2014 lorsque la sonde a effectué des mesures gravimétriques indiquant l'existence d'un océan sous-marin polaire sud d'eau liquide d'une épaisseur d'environ 10 km.

Peu de temps avant que la sonde ne plonge dans l'atmosphère de Saturne, elle a également obtenu des données indiquant que l'océan intérieur existait depuis un certain temps. Grâce à des lectures antérieures indiquant la présence d’une activité hydrothermale à l’intérieur et à des simulations modélisant l’intérieur, les scientifiques ont conclu que si le cœur était suffisamment poreux, cette activité aurait pu fournir suffisamment de chaleur pour maintenir un océan intérieur pendant des milliards d’années.

Cependant, toutes les études précédentes sur les données de Cassini n’ont permis d’identifier que des composés organiques simples dans le matériau du panache, avec des masses moléculaires généralement inférieures à 50 unités de masse atomique. Dans le cadre de leur étude, l’équipe a relevé des traces de matière organique macromoléculaire complexe dans les plumes, des grains glacés dont la masse était supérieure à 200 unités de masse atomique.

Activité hydrothermale dans le noyau d’Enceladus et montée des bulles riches en matières organiques. Crédit et droit d'auteur: ESA; F. Postberg et al (2018)

Ceci constitue la toute première détection de composés organiques complexes sur un corps extraterrestre. Comme l'a expliqué M. Khawaja dans un communiqué de presse récent de l'ESA:

«Nous avons trouvé de gros fragments moléculaires présentant des structures typiques de molécules organiques très complexes. Ces énormes molécules contiennent un réseau complexe souvent constitué de centaines d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et probablement d'azote, qui forment des sous-structures annulaires et en forme de chaîne.

Les molécules détectées sont le résultat des grains de glace éjectés qui ont heurté l'instrument d'analyse de la poussière à bord de Cassini à une vitesse d'environ 30 000 km / heure. Cependant, l’équipe estime qu’il ne s’agit que de fragments de molécules plus grosses contenues sous la surface glacée d’Enceladus. Comme ils l'indiquent dans leur étude, les données suggèrent qu'il existe un mince film riche en matières organiques au-dessus de l'océan.

Ces grosses molécules seraient le résultat de processus chimiques complexes, qui pourraient être liés à la vie. Alternativement, elles peuvent être dérivées de matériaux primordiaux similaires à ceux trouvés dans certaines météorites ou (comme le suspecte l'équipe) qui sont générés par l'activité hydrothermale. Comme l'a expliqué le Dr Postberg:

«À mon avis, les fragments que nous avons trouvés sont d'origine hydrothermale et ont été traités à l'intérieur du cœur hydrothermalement actif d'Enceladus: à des pressions élevées et aux températures chaudes attendues, il est possible que des molécules organiques complexes apparaissent."

Représentation artistique montrant une coupe transversale intérieure de la croûte d'Enceladus, qui montre à quel point l'activité hydrothermale peut être à l'origine des panaches d'eau à la surface de la lune. Crédits: NASA-GSFC / SVS, Institut de recherche NASA / JPL-Caltech / Southwest

Comme indiqué, des simulations récentes ont montré que la Lune pourrait générer suffisamment de chaleur par son activité hydrothermale pour que son océan intérieur existe depuis des milliards d'années. Cette étude poursuit sur ce scénario en montrant comment les matières organiques pourraient être injectées dans l'océan par des cheminées hydrothermales. Ceci est similaire à ce qui se passe sur Terre, un processus qui, selon les scientifiques, pourrait avoir joué un rôle vital dans les origines de la vie sur notre planète.

Sur Terre, les substances organiques peuvent s'accumuler sur les parois des bulles d'air montantes créées par les bouches hydrothermales, qui remontent ensuite à la surface et sont dispersées par les embruns et les bulles qui éclatent. Les scientifiques pensent qu'un processus similaire est en cours sur Enceladus, où des bulles de gaz s'élevant à travers l'océan pourraient transporter des matières organiques de la frontière entre le noyau et le manteau jusqu'à la surface glacée.

Lorsque ces bulles éclatent à la surface, elles aident à disperser une partie des matières organiques qui deviennent ensuite une partie du brouillard salin sortant des fissures du tigre. Ce spray gèle ensuite en particules glacées lorsqu'il atteint l'espace, envoyant des matières organiques et de la glace à travers le système Saturn, où il a maintenant été détecté. Si cette étude est correcte, un autre ingrédient fondamental de la vie est présent dans l’intérieur d’Enceladus, renforçant ainsi le bien-fondé de la vie.

Ce n'est que le dernier d'une longue série de découvertes faites par Cassini, dont beaucoup suggèrent l'existence potentielle de la vie sur ou dans certaines lunes de Saturne. En plus de confirmer les premières molécules organiques dans un «monde océanique» de notre système solaire, Cassini a également trouvé des preuves convaincantes d'un environnement probiotique riche et de la chimie organique sur Titan.

À l’avenir, de nombreuses missions devraient retourner dans ces lunes pour rassembler davantage de preuves de leur potentiel de vie, et les récupérer là où le vénérable Cassini s’était arrêté. A bientôt Cassini, et merci de vous frayer un chemin!

Lectures supplémentaires: ESA, Nature

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