Qu'est-ce qui se cache sous le cœur glacé de Pluton? De nouvelles recherches indiquent qu'il pourrait y avoir un océan salé semblable à la «mer Morte» de plus de 100 kilomètres d'épaisseur.
"Les modèles thermiques des preuves intérieures et tectoniques de Pluton trouvées à la surface suggèrent qu'un océan peut exister, mais il n'est pas facile d'en déduire sa taille ou quoi que ce soit d'autre", a déclaré Brandon Johnson de l'Université Brown. "Nous avons pu imposer des contraintes sur son épaisseur et obtenir des indices sur la composition."
Les recherches de Johnson et de son équipe ont ciblé le «cœur» de Pluton - une région appelée officieusement Sputnik Planum, qui a été photographiée par le vaisseau spatial New Horizons lors de son survol de Pluton en juillet 2015.
Le chercheur principal de New Horizons, Alan Stern, a qualifié Sputnik Planum de «l'une des découvertes géologiques les plus étonnantes de plus de 50 ans d'exploration planétaire».
Le cœur est un bassin de 900 km de large - plus grand que le Texas et l'Oklahoma réunis - et au moins la moitié ouest de celui-ci semble avoir été formée par un impact, probablement par un objet de 200 kilomètres de diamètre ou plus.
Johnson et ses collègues Timothy Bowling de l'Université de Chicago et Alexander Trowbridge et Andrew Freed de l'Université Purdue ont modélisé la dynamique d'impact qui a créé un cratère massif à la surface de Pluton et ont également examiné la dynamique entre Pluton et sa lune Charon.
Les deux sont verrouillés ensemble, ce qui signifie qu'ils se montrent toujours le même visage lorsqu'ils tournent. Spoutnik Planum se trouve directement sur l'axe des marées reliant les deux mondes. Cette position suggère que le bassin a ce qu'on appelle une anomalie de masse positive - il a plus de masse que la moyenne pour la croûte glacée de Pluton. Alors que la gravité de Charon tire sur Pluton, elle tirerait proportionnellement davantage sur les zones de masse plus élevée, ce qui inclinerait la planète jusqu'à ce que Spoutnik Planum s'aligne avec l'axe des marées.
Ainsi, au lieu d'être un trou dans le sol, le cratère a en fait été rempli à nouveau. Une partie a été remplie par la glace d'azote convectrice. Bien que cette couche de glace ajoute une certaine masse au bassin, elle n’est pas suffisamment épaisse à elle seule pour donner au Spoutnik Planum une masse positive.
Le reste de cette masse, a déclaré Johnson, peut être généré par un liquide caché sous la surface.
Johnson et son équipe l'ont expliqué comme ceci:
Comme une boule de bowling lâchée sur un trampoline, un impact important crée une bosselure sur la surface d'une planète, suivie d'un rebond. Ce rebond tire la matière du plus profond de l'intérieur de la planète. Si ce matériau remonté est plus dense que ce qui a été emporté par l'impact, le cratère se retrouve avec la même masse qu'avant l'impact. C'est un phénomène que les géologues appellent la compensation isostatique.
L'eau est plus dense que la glace. Donc, s'il y avait une couche d'eau liquide sous la carapace de glace de Pluton, elle aurait pu jaillir à la suite de l'impact du Spoutnik Planum, occultant la masse du cratère. Si le bassin commençait avec une masse neutre, la couche d'azote déposée plus tard serait suffisante pour créer une anomalie de masse positive.
"Ce scénario nécessite un océan liquide", a déclaré Johnson. «Nous voulions exécuter des modèles informatiques de l'impact pour voir si cela se produirait réellement. Nous avons découvert que la production d'une anomalie de masse positive est en fait assez sensible à l'épaisseur de la couche océanique. Il est également sensible à la salinité de l'océan, car la teneur en sel affecte la densité de l'eau. "
Les modèles ont simulé l'impact d'un objet suffisamment grand pour créer un bassin de la taille de Sputnik Planum frappant Pluton à une vitesse attendue pour cette partie du système solaire. La simulation a supposé différentes épaisseurs de la couche d'eau sous la croûte, allant de l'absence d'eau à une couche de 200 kilomètres d'épaisseur.
Le scénario qui a le mieux reconstruit la profondeur de taille observée de Spoutnik Planum, tout en produisant également un cratère à masse compensée, est celui dans lequel Pluton a une couche océanique de plus de 100 kilomètres d'épaisseur, avec une salinité d'environ 30%.
"Ce que cela nous dit, c'est que si Spoutnik Planum est effectivement une anomalie de masse positive - et il semble que ce soit le cas - cette couche océanique d'au moins 100 kilomètres doit être là", a déclaré Johnson. "C'est assez étonnant pour moi que vous ayez ce corps si loin dans le système solaire qui puisse encore avoir de l'eau liquide."
Johnson et d'autres chercheurs continueront d'étudier les données renvoyées par New Horizons pour obtenir une image plus claire de l'intérieur fascinant de Pluton et de l'océan possible.
Pour en savoir plus: Brown University, New Horions / APL
