Pluton présente des dunes composées de méthane glacé

Depuis un certain temps, des scientifiques s’intéressent aux étranges crêtes, régulièrement espacées, qui émergent des plaines froides et sombres de Pluton, comme des empreintes de pouce enfoncées dans la glace. Une nouvelle étude suggère que ces formations sont en fait des dunes constituées de « sable » de méthane, ce qui est étonnant compte tenu de l’extrême minceur de l’atmosphère de la planète naine et donc de l’absence presque totale de vent.

Selon Jani Radebaugh, professeur agrégé au Département des sciences géologiques de l’université Brigham Young (Utah, États-Unis) :

Quand nous avons vu pour la première fois les images de la sonde New Horizons, nous avons pensé instantanément qu’il s’agissait de dunes, mais c’était vraiment surprenant parce que nous savons qu’il n’y a pas beaucoup d’atmosphère. Cependant, bien qu’elle soit 30 fois plus éloignée du soleil que la Terre, il s’avère que Pluton a toujours des caractéristiques semblables à celles de la Terre. Nous nous sommes concentrés sur ce qui est proche de nous, mais il y a aussi une mine d’informations dans les régions éloignées du système solaire.

La plaine Spoutnik (officieusement appelé Spoutnik Planum) présente une abondance de méthane, tandis que la région nommée macule Cthulhu en présente très peu. A travers Pluton, le méthane semble favoriser les zones plus claires, mais on ne sait pas encore si cela est dû au fait que le méthane est plus susceptible de s’y condenser ou si sa présence dans ces régions provoque une luminosité particulière.

La Terre n’est pas le seul endroit du système solaire avec des dunes. Auparavant, les scientifiques les avaient repérés sur Mars, Titan et même sur une comète. Maintenant, Pluton, un endroit où peu de gens s’attendaient à trouver de telles formations, rejoint la liste des mondes dunaires.

Selon le responsable de la recherche, Matt Telfer, professeur de géographie physique à l’université de Plymouth :

Nous savions que chaque corps du système solaire avec une atmosphère et une surface rocheuse solide comporte des dunes, mais nous ne savions pas ce que nous trouverions sur Pluton.

Les dunes ont été repérées pour la première fois par la sonde spatiale New Horizons de la NASA en 2015 lorsqu’elle a découvert des monticules de méthane nichées à côté du glacier massif qui constitue la moitié ouest du Sputnik Planitia de Pluton, la célèbre région en forme de cœur. Les monticules s’étendent sur plus de 12 milles et occupent une superficie équivalente au double de celle du lac Utah.

A partir des données de la mission NEW Horizons, un zoom sur la bordure, le cœur de la plaine Spoutnik de Pluton. (NASA/JHUAPL/SwRI)

Une vue rapprochée de la partie gauche du cœur, là où les plaines lisses de celui-ci rejoignent des caractéristiques de plus haute altitude.(NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/ Southwest Research Institute)

Une image prise pendant la mission New Horizons présentant la chaîne de montagnes au bord de la plaine Spoutnik. Les formations de dunes sont visibles dans la moitié inférieure de l’image. (NASA/ Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/ Southwest Research Institute)

Cette image en haute résolution, et le zoom plus bas, capturent des détails de 250 mètres de diamètre. Des cratères et des blocs de montagne peuvent être clairement vus (NASA / JHUAPL / SWRI)

Le “sable” gelé dont les caractéristiques ressemblent à des dunes terrestres est façonné par les vents soufflés sur la plaine glaciaire depuis la direction d’une chaîne de montagnes le long de la frontière de Planitia. Les scientifiques le savent par la forme des tas de sable dont les traînées sombres leur ont permis de déterminer la direction à partir de laquelle le vent a soufflé.

C’est une surprenante constatation. Avec une atmosphère 100 000 fois plus fine que sur Terre et une température moyenne oscillant autour des -230°C, il est difficile d’imaginer le vent soufflant. Les motifs de surface enregistrés par New Horizons ne mentent pas, cependant.

Les chercheurs ont modélisé les conditions qu’ils ont vues et ont conclu que le  » sable  » est fait d’azote ou de glace de méthane. Il y a beaucoup de glace azotée qui orne le glacier tout près des dunes, tandis que le méthane provient probablement des calottes de montagnes avoisinantes comme al-Idrisi Montes, qui dérive dans l’avion.

La quantité de glace de méthane, représenté par la couleur violette, varie selon la région. Les données sont disponibles que pour la moitié gauche de Pluton. Sur la droite, les données ont été cartographiées sur une image de Pluton (NASA / JHUAPL / SWRI)

Une fois dans l’air, les particules sont poussées par des vents qui soufflent entre 30 et 40 km à l’heure. Les vents peuvent être alimentés par la sublimation de la glace de surface qui se transforme directement d’un solide en gaz lorsque la lumière du soleil frappe. La force ascendante est ce qui pousse les amoncellements de particules à la surface.

Selon Eric Parteli, spécialiste dans le domaine des géosciences computationnelles à l’université de Cologne (Allemagne) :

Sur Terre, il faut une certaine force du vent pour libérer des particules de sable dans l’air, mais des vents plus faibles de 20 % sont alors suffisants pour maintenir le transport. La gravité considérablement plus faible de Pluton et la pression atmosphérique extrêmement basse signifient que les vents nécessaires pour maintenir le transport des sédiments pourraient être 100 fois plus faibles. Les gradients de température dans la couche de glace granulaire, causés par le rayonnement solaire, jouent également un rôle important dans le début du processus de saltation. Ensemble, nous avons découvert que ces processus combinés peuvent former des dunes dans des conditions de vent normales et quotidiennes sur Pluton.

Les chercheurs estiment également que les dunes sont jeunes, et qu’elles pourraient encore être actives. Par exemple, la plaine centrale en forme de cœur de Pluton a un motif polygonal particulier qui ressemble à la surface de l’eau bouillante. Cette caractéristique est le résultat d’une convection lente dans la couche épaisse ou l’azote et d’autres glaces sur des centaines de milliers d’années, selon une hypothèse. Si c’est vrai, les dunes doivent être plus récentes que l’action de cette convection, sinon elles seraient déjà détruites.

L’étude publiée dans Science : Dunes on Pluto et présentée  sur le site du BYU : Scientists reveal the secrets behind Pluto’s dunes et sur le site de l’université de Plymouth : Scientists reveal the secrets behind Pluto’s dunes.