Principal AstronomieTout comme la Terre, Titan a un "niveau de la mer" pour ses lacs et ses mers

Tout comme la Terre, Titan a un "niveau de la mer" pour ses lacs et ses mers

Astronomie : Tout comme la Terre, Titan a un "niveau de la mer" pour ses lacs et ses mers

Grâce à la mission Cassini, nous avons appris des choses vraiment étonnantes sur Saturne et sa plus grande lune, Titan. Cela inclut des informations sur son atmosphère dense, ses caractéristiques géologiques, ses lacs de méthane, son cycle et sa chimie organique. Et bien que Cassini ait récemment achevé sa mission en s’écrasant dans l’atmosphère de Saturne, les scientifiques continuent de déverser toutes les données obtenues au cours de ses 13 années de présence dans le système Saturne.

Et maintenant, en utilisant les données Cassini, deux équipes dirigées par des chercheurs de l'Université Cornell ont publié deux nouvelles études qui révèlent des choses encore plus intéressantes sur Titan. Dans un cas, l’équipe a créé une carte topographique complète de Titan en utilisant l’ ensemble des données de Cassini . Dans la seconde, l'équipe a révélé que les mers de Titan avaient une altitude commune, un peu comme nous avons un «niveau de la mer» ici sur Terre.

Les deux études récemment parues dans les lettres de recherche géophysique intitulées «Topographie et forme de Titan à la fin de la mission Cassini» et «Contraintes topographiques sur l'évolution et la connectivité des bassins lacustres de Titan». Les travaux ont été dirigés par le professeur Paul Corlies et le professeur adjoint Alex Hayes de l'Université Cornell, respectivement, et comprennent des membres du laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins, du laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, de l'US Geological Survey (USGS), de l'université de Stanford et de Sapienza. Universita di Roma.

Cette image aux vraies couleurs de Titan, prise par la sonde Cassini, montre l'atmosphère épaisse et brumeuse de la lune. Crédit: NASA

Dans le premier article, les auteurs ont décrit la manière dont les données topographiques de plusieurs sources ont été combinées pour créer une carte globale de Titan. Comme seulement environ 9% de Titan ont été observés avec une topographie haute résolution (et 25-30% en basse résolution), le reste de la lune a été cartographié avec un algorithme d'interpolation. Combiné à un processus de minimisation global, cela a permis de réduire les erreurs pouvant survenir, telles que la localisation de vaisseaux spatiaux.

La carte a révélé de nouvelles fonctionnalités sur Titan, ainsi qu'une vue globale des hauts et des bas de la topographie de la lune. Par exemple, les cartes montraient plusieurs nouvelles montagnes atteignant une altitude maximale de 700 mètres. En utilisant la carte, les scientifiques ont également été en mesure de confirmer que deux sites dans les régions équatoriales sont des dépressions qui pourraient résulter d'anciennes mers asséchées ou de écoulements cryovolcaniques.

La carte suggère également que Titan pourrait être plus oblat qu'on ne le pensait auparavant, ce qui pourrait signifier que l'épaisseur de la croûte varie. L'ensemble de données est disponible en ligne et la carte créée par l'équipe a déjà fait ses preuves auprès de la communauté scientifique. Comme l'explique le professeur Corlies dans un communiqué de presse de Cornell:

«L’objectif principal du travail était de créer une carte utilisable par la communauté scientifique». Nous mesurons l’altitude d’une surface liquide sur un autre corps, à 10 unités astronomiques du soleil, avec une précision approximative. 40 centimètres. Grâce à notre précision exceptionnelle, nous avons pu constater qu'entre ces deux mers, l'altitude variait sans à-coups d'environ 11 mètres par rapport au centre de masse de Titan, ce qui correspond au changement attendu du potentiel gravitationnel. Nous mesurons le géoïde de Titan. C’est la forme que prendrait la surface sous l’influence de la gravité et de la rotation, qui est identique à celle qui domine les océans de la Terre.

Mosaïque en fausse couleur des lacs du nord du Titan, réalisée à partir de données infrarouges recueillies par la sonde spatiale Cassini de la NASA. Crédit: NASA

À l’avenir, cette carte jouera un rôle important pour les scientifiques cherchant à modéliser le climat de Titan, à étudier sa forme, sa gravité et sa morphologie de surface. En outre, cela sera particulièrement utile pour ceux qui cherchent à tester les modèles intérieurs de Titan, ce qui est fondamental pour déterminer si la lune peut abriter la vie. Tout comme Europa et Enceladus, on pense que Titan a un océan d’eau liquide et des bouches hydrothermales à la frontière entre son noyau et son manteau.

La deuxième étude, qui utilisait également la nouvelle carte topographique, était basée sur les données radar de Cassini qui avaient été obtenues quelques mois à peine avant que le satellite ne soit brûlé dans l'atmosphère de Saturne. À l'aide de ces données, le professeur adjoint Hayes et son équipe ont déterminé que les mers de Titan suivaient une élévation constante par rapport à l'attraction gravitationnelle de Titan. En gros, ils ont découvert que Titan avait un niveau de mer comparable à celui de la Terre. Comme Hayes a expliqué:

«Nous mesurons l'élévation d'une surface liquide sur un autre corps de 10 unités astronomiques du soleil avec une précision d'environ 40 centimètres. Grâce à notre précision exceptionnelle, nous avons pu constater qu'entre ces deux mers, l'altitude variait sans à-coups d'environ 11 mètres par rapport au centre de masse de Titan, ce qui correspond au changement attendu du potentiel gravitationnel. Nous mesurons le géoïde de Titan. C’est la forme que prendrait la surface sous l’influence de la gravité et de la rotation, qui est identique à celle qui domine les océans de la Terre. »

Cette élévation commune est importante car les corps liquides sur Titan semblent être reliés par quelque chose qui ressemble à un système aquifère. Un peu comme la manière dont l'eau coule sous terre à travers la roche poreuse et le gravier sur Terre, les hydrocarbures font la même chose sous la surface glacée de Titan. Cela garantit qu'il y a un transfert entre les grandes étendues d'eau et qu'elles partagent un même niveau de la mer.

Concept artistique des derniers moments de Cassini à Saturne. Crédit: NASA / JPL.

«Nous ne voyons pas de lacs vides qui se trouvent en dessous des lacs remplis locaux, car s'ils le faisaient, ils se rempliraient eux-mêmes», a déclaré Hayes. «Cela suggère qu'il y a un écoulement dans le sous-sol et qu'ils communiquent les uns avec les autres. Cela nous indique également qu'il y a de l'hydrocarbure liquide stocké sous la surface de Titan. "

Pendant ce temps, des lacs plus petits sur Titan apparaissent à plusieurs centaines de mètres d'altitude au-dessus du niveau de la mer de Titan. Ce n'est pas très différent de ce qui se passe sur Terre, où de grands lacs se trouvent souvent à des altitudes plus élevées. Ces lacs sont connus sous le nom de «lacs alpins», et certains exemples bien connus incluent le lac Titicaca dans les Andes, les lacs Genève et les Alpes et le lac Paradise dans les Rocheuses.

Enfin, l’étude a également révélé que la grande majorité des lacs de Titan se trouvent dans des dépressions aux contours nets, entourés de crêtes hautes, dont certaines atteignent des centaines de mètres. Ici aussi, il y a une ressemblance avec des caractéristiques sur Terre - telles que les Everglades en Floride - où le matériau sous-jacent se dissout et provoque l'effondrement de la surface, formant des trous dans le sol.

La forme de ces lacs indique qu’ils peuvent s’agrandir à un rythme constant, un processus connu sous le nom de retraite uniforme des escargots. En fait, le plus grand lac du sud - Ontario Lacus - ressemble à une série de petits lacs vides qui se sont réunis pour ne former qu'un seul élément. Ce processus est apparemment dû aux changements saisonniers, l'automne dans l'hémisphère sud entraînant une plus grande évaporation.

Bien que la mission C assini n’explore plus le système Saturn, les données qu’elle a accumulées au cours de sa mission pluriannuelle portent toujours leurs fruits. Entre ces dernières études et les nombreuses autres qui suivront, les scientifiques vont probablement en révéler beaucoup plus sur cette mystérieuse lune et sur les forces qui la façonnent!

Lectures complémentaires: NASA, Université Cornell, lettres de recherche géophysique

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