Pluton est censée être complètement gelé, mais son cœur semble renfermer un océan liquide

La planète naine Pluton pourrait abriter des océans liquides sous une couche de glace azotée.

On pensait que la température nécessaire pour maintenir un océan liquide sur Pluton était trop élevée pour que la glace épaisse ne soit pas fondue, mais des astronomes japonais ont trouvé une nouvelle possibilité : une couche de gaz sous la glace et au-dessus du liquide, les isolant l’un de l’autre et leur permettant de coexister.

Image d’entête : ce point de vue en haute résolution et aux couleurs améliorées de Pluton, obtenu par la sonde New Horizons en juillet 2015, montre le cœur de la planète naine et les étendues glacées d’un énorme glacier de glace d’azote couvrant le bassin de la plaine Spoutnik. (NASA/ JHUAPL/ SwRI)

Cela pourrait aider à résoudre l’anomalie gravimétrique détectée par la sonde New Horizons sous la forme de la plaine Spoutnik (le cœur visible de Pluton), avec sa position équatoriale et sa faible topographie, suggérant un océan liquide sous la surface.

Un océan liquide sous la plaine Spoutnik pourrait également expliquer les caractéristiques tectoniques de la planète. Et pourtant, en se basant sur l’âge et l’emplacement de Pluton, les scientifiques s’attendaient à ce que tous les liquides aient gelé (à l’état solide).

Le « cœur » lumineux de Pluton est situé près de l’équateur. Sa moitié gauche est un grand bassin surnommé la plaine Spoutnik.(Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins de la NASA/ Southwest Research Institute)

Selon les chercheurs dans leur étude :

Pour maintenir un océan, Pluton a besoin de retenir la chaleur à l’intérieur. D’autre part, pour maintenir de grandes variations dans son épaisseur, la coquille de glace de Pluton a besoin d’être froide.

Nous montrons ici que la présence d’une mince couche d’hydrates de clathrate (hydrates de gaz) à la base de la coquille de glace peut expliquer à la fois l’existence sur le long terme de l’océan et le maintien des contrastes dans l’épaisseur de la coquille.

L’équipe a émis l’hypothèse qu’une couche d’hydrate de gaz, une forme d’eau solide, semblable à de la glace, dont le gaz est emprisonné dans un réseau composé de ses molécules, également appelé clathrate, en était responsable. Mais évidemment, nous ne pouvons pas nous contenter d’aller voir Pluton pour le vérifier, alors ils se sont fiés à des simulations informatiques.

(NASA/ New Horizons/ Tanguy Bertrand)

En commençant il y a 4,6 milliards d’années, l’âge du système solaire, les chercheurs ont simulé l’évolution de Pluton, avec et sans couche d’hydrate de gaz entre la couche de glace qui recouvre la plaine Spoutnik et l’océan en dessous. Ils ont modélisé l’évolution thermique de la planète naine et calculé le temps qu’il faudrait aux océans du sous-sol pour geler et former une couche de glace uniforme et épaisse.

Ils ont constaté que, sans la couche d’hydrates de gaz, l’océan (comme prévu) aurait complètement gelé il y a environ 800 millions d’années, lorsque les premiers animaux de la Terre ont commencé à émerger.

Mais ce n’était pas le cas dans la simulation qui comprenait un hydrate de gaz. Elle a montré que, isolé par une couche de gaz, l’océan gèle à peine. Alors qu’une couche de glace uniformément épaisse n’a mis que 100 millions d’années à geler sans couche d’hydrate de gaz, l’ajout d’une telle couche a augmenté ce temps à plus d’un milliard d’années.

La structure intérieure proposée de Pluton. Une mince couche d’hydrate de clathrate (gaz) agit comme un isolant thermique entre l’océan souterrain et la couche de glace, empêchant l’océan de geler. (Kamata S. et coll./ Nature Géosciences)

Même si la glace qui recouvre la plaine Spoutnik est surtout de la glace d’azote, le plus probable pour ce clathrate de gaze serait le méthane du noyau rocheux de Pluton, ce qui en fait une vaste couche isolante de ce que nous connaissons sur Terre comme étant de la  » glace inflammable « .

Selon les chercheurs :

Les hydrates de clathrate agissent comme un isolant thermique, empêchant l’océan de geler complètement tout en maintenant la coquille de glace gelée et immobile.

Le gaz clathrate candidat le plus probable est le méthane, dérivé de corps précurseurs et/ou du broyage de matières organiques dans le noyau rocheux chaud. Les molécules d’azote initialement contenues et/ou produites plus tard dans le noyau ne seraient probablement pas piégées sous forme d’hydrates de clathrate, mais fourniraient plutôt la surface et l’atmosphère riches en azote.

La simulation ne soutient pas seulement les observations faites par New Horizons et la possibilité d’un océan liquide sur Pluton, elle montre également comment des océans liquides peuvent exister même sur les planètes et les planémos les plus proches.

L’étude publiée dans Nature Geoscience : Pluto’s ocean is capped and insulated by gas hydrates et présentée sur le site de l’université d’Hokkaido : Gas insulation could be protecting an ocean inside Pluto.