La distante Pluton semble être plus vivante et changeante que jamais. Le fait qu’elle puisse se réorienter elle-même a surpris les chercheurs. Une analyse de la surface de Pluton, connue comme la plaine Spoutnik, est « étrangement bien alignée avec l’axe de rotation de Pluton ».
« La probabilité que cela ne soit qu’une coïncidence est de seulement 5 % », selon une étude de l’université de Santa Cruz en Californie publiée le 16 novembre. Les astronomes suggèrent qu’une puissante masse accumulée dans la plaine Spoutnik interagirait avec l’axe de rotation entre la planète naine et sa lune Charon, réorientant Pluton.
Les chercheurs avancent que la planète naine rougeâtre se réorienterait en réponse à la glace volatile remplissant la région particulière de Spoutnik.
« La plaine Spoutnik s’est formée au Nord-Ouest de sa position actuelle, et lorsqu’elle a été remplie de glace, les marées de Charon (la plus grande lune de Pluton) ont amené la planète naine toute entière à se réorienter elle-même. Si la plaine Spoutnik accumule encore de la glace, Pluton pourrait encore se réorienter », expliquent les chercheurs de l’université de l’Arizona. Les scientifiques ont présenté une vidéo de la rotation et de l’alignement de Pluton avec Charon.
Les analyses de la plaine s’accordent sur le fait que la région a été un bassin inondé où se sont accumulés de la glace d’azote, du monoxyde de carbone et du méthane, a rapporté la NASA le 2 décembre.
Différentes hypothèses expliquent la présence de cette plaine. L’une d’elle considère l’impact d’une météorite géante, d’une taille semblable à celle de Pluton. Une autre version, soutenue dans l’étude de l’université du Maryland, suggère que la glace d’azote observable à la surface est en réalité dense et lourde, et se serait enfoncée pour former le bassin.
Cela n’explique cependant pas la masse importante faisant se réorienter la planète naine.
« Le grand cœur de glace de Pluton pèse fortement sur la petite planète, amenant inévitablement à une dépression », remarque Hamilton, notant que « le même phénomène se produit sur Terre : la croûte glaciaire du Groenland créé un bassin et pousse la croûte terrestre ».
L’origine de cette masse mystérieuse pourrait être la force additionnelle permettant à Pluton d’être aujourd’hui dans le système solaire. Les scientifiques proposent trois hypothèses : le bassin pourrait avoir été formé par un impact créant une force nécessaire pour réorienter Pluton; il existerait un océan d’eau et d’ammoniac souterrain, une troisième hypothèse suggérant l’existence d’une couche de gaz d’azote sans impact ni océan souterrain.
« Pluton étant 40 fois plus éloignée du Soleil que nous le sommes, cette petite boule de roche et de glace met 248 années terrestres pour accomplir une révolution autour du soleil. Aux latitudes les plus basses de Pluton, près de l’équateur, les températures sont presque toujours en dessous de -240 °C, une température assez froide pour convertir l’azote en une glace solide », selon une étude de l’université de l’Arizona publiée le 16 novembre.
Voici le détail de ces 3 hypothèses.
Première hypothèse: un grand impact
Une équipe de l’université de Santa Cruz en Californie, ayant travaillé avec les scientifiques de la mission spatial New Horizons, a analysé la possibilité que le bassin de la plaine Spoutnik ait pu être formé par un grand impact. Cet impact aurait également créé la lune Charon. Ce bassin se serait déplacé de sa position initiale alors que Pluton ait commencé à tourner plus lentement, a rapporté la NASA le 2 juin.
Deuxième hypothèse: un océan souterrain
Une équipe de chercheurs menée par Francis Nimmo, professeur de Sciences de la Terre et des planètes à l’université de Santa Cruz, a suggéré la présence d’un océan d’eau et d’antigel tel que l’ammoniac, capable de supporter les basses températures se situant sous le cratère d’impact. Cela expliquerait la masse additionnelle permettant à Pluton pour se réorienter comme elle le fait durant les marées, avec la plaine Spoutnik faisant face à la lune Charon.
« Il semble peu probable qu’un cratère profond puisse par lui-même fournir la force nécessaire pour causer ce genre de réorientation », rapporte-t-il. Il a également déclaré qu’un océan devrait exister sous la surface du bassin.
« Il y a un large trou elliptique dans le sol, et la force supplémentaire devrait donc être cachée quelque part sous la surface. Un océan est une façon naturelle d’avoir cette force supplémentaire », selon Francis Nimmo, professeur de Sciences de la Terre et des planètes à l’université de Santa Cruz.
Cette hypothèse d’un océan est à comparer avec une autre option qui pourrait également expliquer la masse excessive réorientant Pluton : la seule quantité de glace épaisse pourrait exercer seule une force suffisante, sans nécessité d’une masse sous le cratère.
S’il n’y a pas de masse supplémentaire dans la plaine Spoutnik, Nimmo explique « que la couche glaciaire refroidira beaucoup, et que le bassin sera remplit de glace d’azote. Cet azote représenterait la masse supplémentaire. »
Leurs calculs montrent cependant que cela nécessiterait une couche de glace d’azote de plus de 40 km d’épaisseur, alors qu’elle ne serait en réalité épaisse que de 7 km.
Le professeur de l’université de Santa Cruz a ainsi proposé que cette couche de glace serait « la partie supérieure d’un océan ayant une masse assez lourde pour permettre cette anomalie gravitationnelle. » Cette anomalie s’accorde avec les observations des alignements particuliers de Pluton.
« Nous avons envisagé d’autres moyens d’avoir une anomalie gravitationnelle, et aucune d’entre elles ne semble aussi probable qu’un océan souterrain », selon le professeur Nimmo.
« Il y a beaucoup d’azote dans l’atmosphère de Pluton. Soit il gèle préférentiellement dans le cratère inférieur, soit il gèle dans les hautes régions entourant le cratère et s’écoule comme des glaciers », estime Nimmo. Les images de New Horizons montrent ce qui semble être des glaciers d’azote émergeant du terrain montagneux autour de la plaine Spoutnik.
Les chercheurs de l’université de l’Arizona s’accordent sur le fait que les craquelures et les tensions dans la croûte (dans le cratère) suggèrent la présence d’un océan souterrain.
Troisième hypothèse: ni océan ni météorite
Le professeur d’astronomie Douglas Hamilton de l’université du Maryland a proposé avec ses collègues de New Horizons l’existence d’une couche de glace azote sans nécessité d’un impact extérieur. Elle pourrait s’être formée à un stade antérieur de la vie de Pluton, où la planète naine révolutionnait bien plus rapidement, selon la NASA.
L’astronome a expliqué qu’une asymétrie causée par la formation initiale de la couche glaciaire aurait amené la rotation de Pluton à ralentir, et continue maintenant à essayer de suivre le déplacement orbital de sa lune.
Une analyse théorique des températures de Pluton sur 248 ans suggère que la zone la plus froide de la planète est à 30 degrés de latitude nord et sud, « bien plus froide qu’aux deux pôles ».
« La glace s’est naturellement formée autour de ces latitudes, y compris au centre de la plaine Spoutnik, qui se situe à 25 degrés de latitude nord », ajoute la publication.
La Nasa fait remarquer que le modèle d’Hamilton montre un petit réservoir de glace attirant naturellement plus de glace par la réflexion (extérieure) des rayons lumineux et de la chaleur. Il en résulte que les températures restent froides, ce qui attire plus de glace, et le cycle se répète ainsi. Ce phénomène conduit finalement à une seule couche de glace dominante, comme cela est observé au cœur de Pluton.
Pour expliquer pourquoi la croûte de Pluton est abaissée dans cette zone, comme dans le cratère, Hamilton propose que « la couche glaciaire a pu être assez lourde pour s’enfoncer de quelques kilomètres dans la surface de Pluton, ce qui expliquerait pourquoi la plaine Spoutnik est plus basse que le terrain environnant.
Sur l’orientation de Pluton
James Keane, doctorant au Lunar and Planetary Laboratory de l’université de l’Arizona et son collègue le professeur Isamu Matsuyama ont proposé que la formation de la glace d’azote pourrait être causée par des changements réels dans les rotations de Pluton.
Selon Keane, « il y a deux façons de modifier la rotation d’une planète. » La forme la plus connue est de changer l’obliquité de la planète, où l’axe de rotation de la planète se réoriente pour s’accorder avec le reste du système solaire. « L’axe rotatoire reste en accord avec le reste du système solaire, mais la planète est réorienté en dessous. »
Les planètes tendent également à tourner de façon à minimiser l’énergie. « Les planètes tendent à se réorienter pour placer toute masse supplémentaire près de l’équateur – et toute masse déficiente près du pôle. Par exemple si un volcan géant apparaît à Los Angeles, la Terre se réorienterait de façon à placer Los Angeles à l’équateur. » Cette explication permet de comprendre l’orientation et la rotation de Pluton, vers la lourde zone Spoutnik.
« Contrairement à la Terre, dont l’axe de rotation est légérement incliné, de façon à ce que les régions près de l’équateur recoivent plus de lumière du soleil, Pluton tourne sur un côté. Les pôles de la planète naine reçoivent ainsi plus de lumière du soleil. Quelle que soit la saison, les régions équatoriales de Pluton restent tout le temps extrêmement froides. »
Au cours d’une année de Pluton, l’azote et d’autres gazs exotiques se condensent sur un côté de la planète, dans des régions de noir permanent. « En se tournant vers le soleil, ces gazs se réchauffent et se condensent, amenant la ‘neige’ saisonnière dans la plaine Spoutnik. »
« À chaque fois que Pluton effectue une révolution autour du soleil, un peu plus d’azote se concentre dans la plaine», affirme Keane. « Lorsqu’assez de glace s’accumule, peut-être une centaine de mètres d’épaisseur, elle commence à dépasser la forme de la planète, dictant son orientation. »
« Avant la mission New Horizons, les gens pensaient généralement à de la glace volatile en forme de fine couche de glace, qui par un effet de surface pouvait modifier la couleur ou même affecter la géologie d’une région », continue Keane. « Le déplacement des gaz et le mouvement de la glace autour de la planète pourrait avoir un effet si important qu’il pourrait en fait déplacer la planète toute entière. C’est quelque chose que personne n’avait prédit. » et cela peut permettre de comprendre également les phénomènes de changements d’axe de rotation pour les autres planètes du système solaire.
Version espagnole : Plutón, un océano subterráneo podría estar cambiando su alineación
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