L’essor de l’ère spatiale a révolutionné les sciences planétaires qui, jusqu’aux années 1960, étaient encore balbutiantes et limitées aux observations des télescopes sur le sol terrestre. Certes, la géologiegéologie était déjà bien développée à cette époque où la révolution de la tectonique des plaquestectonique des plaques était tout de même en cours grâce à des pionniers hélas décédés, comme Jason Morgan et Xavier Le Pichon.
Mais tout va aller de plus en plus vite dans ces domaines au cours des années 1970 et 1980 en ce qui concerne la Terre et le Système solaire, comme on peut le voir dans le célèbre ouvrage Earth de Frank Press et Raymond Siever. Un étudiant des sciences planétaires dispose maintenant d’un impressionnant traité introductif, celui de Imke de Pater et Jack J. Lissauer, qui est un tribut aux développements depuis quelques décennies de la planétologie, qui ont même débouché sur la planétologie comparée.
Institut de recherche en géosciences de renommée mondiale fondé en 1921, associé au CNRS, établissement-composante de l’Université Paris Cité et regroupant plus de 500 personnes, l’Institut de physique du globe de Paris couvre toutes les disciplines des sciences de la terre et des planètes via l’observation, l’expérimentation et la modélisation, à toutes les échelles de temps et d’espace. Les thématiques de recherche sont structurées à travers quatre grands thèmes fédérateurs : Intérieurs de la Terre et des planètes, Risques naturels, Système Terre, Origines. © IPGP
Il est en effet devenu possible de transposer ce que les géologuesgéologues, géochimistes et géophysiciens internes et externes ont appris sur notre Planète bleue aux autres corps du Système solaire. Il y a certes des différences, mais les modèles et les méthodes s’appliquant à la Terre sont des clés pour les comprendre et en particulier lorsque nous sommes en quête des origines de la vie sur Terre et de son existence ailleurs.
On en voit un nouvel exemple avec un article publié dans Geophysical Research Letters, qui établit un parallèle entre le comportement et la structure des rivières sur Terre et celles sur TitanTitan, la plus grosse lune du Système solaire en orbite autour de SaturneSaturne et dont l’étude de la surface a été bouleversée par les données de la mission Cassini-Huygens au cours des années 2000.
Des lois géologiques universelles ?
L’article expose des travaux que l’on doit à des chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris (Université Paris Cité, CNRS, IPGP) qui y démontre donc et pour la première fois que les rivières de Titan suivent les mêmes lois physiques que celles de la Terre.
Rappelons qu’avec ses 5 150 kilomètres de diamètre, Titan est un peu plus grande que notre Lune, mais un peu plus petite que Mars. Elle possède une atmosphèreatmosphère dense, épaisse est très riche en azoteazote au point que les observations des sondes Voyager ont montré que la pressionpression à la surface de Titan dépasse une fois et demie celle de la Terre. Toutefois, et la mission Cassini-Huygens l’a bien montré, la surface glacée de Titan est parcourue de rivières de méthane et plus généralement d’hydrocarbureshydrocarbures formant même des lacs et des mers.
Les lacs, les rivières et les mers de Titan révélés par la mission Cassini. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa, MIT
Il se produit même sur Titan un cycle météorologique similaire à celui de l’eau sur Terre avec le méthane qui s’évapore, se condense en nuagesnuages, puis retombe sous forme de précipitationsprécipitations, alimentant des réseaux fluviaux qui s’étendent sur des centaines de kilomètres, comme l’explique un communiqué de l’IPGP. L’Institut précise également que les données exploitées par son équipe de géologues planétaires proviennent d’observations effectuées avec la caméra DISR (Descent Imaging and Spectro-Radiometer) de la sonde Huygenssonde Huygens, pour étudier une rivière proche de l’équateuréquateur, ainsi que des données de l’imageur SAR (Cassini Synthetic Aperture Radar) à bord de Cassini, pour une rivière située au pôle Sud.
Une géodynamique planétaire comparée
La gravitégravité, la température et la pression à la surface de Titan n’étant pas les mêmes que sur Terre, les chercheurs voulaient savoir si malgré tout, et en raison du fait qu’il s’agissait de méthane liquideliquide et non pas d’eau, on pouvait transposer la relation entre la largeur, la pente et le débitdébit des rivières terrestres à celles sur Titan. De fait, ils ont obtenu une loi similaire, ce qui renforce notre confiance dans la possibilité de transposer ce que nous savons des processus géologiques et géophysiques sur notre Planète bleue à d’autres corps planétaires, par exemple sur Mars quand de l’eau liquide y existait encore.
Dragonfly est une mission de la Nasa visant à explorer la chimie et l’habitabilité de la plus grande lune de Saturne, Titan. Quatrième mission de la ligne New Frontiers, Dragonfly enverra un giravion autonome visiter des dizaines de sites sur Titan, étudiant la surface de la lune et son sous-sol peu profond à la recherche de molécules organiques et d’éventuelles biosignatures. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa
Titan a encore beaucoup de choses à nous apprendre à cet égard. C’est pourquoi la noosphère prépare la mission DragonflyDragonfly, un drone autonome qui permettra d’explorer la surface de plusieurs régions proches de l’équateur titanien au cours des années 2030. Il pourra notamment mesurer in situ la taille et la densité des grains de sédimentssédiments présents dans les lits des rivières, fournissant ainsi des renseignements sur les processus de transport et de déposition de ces grains dans les rivières. Ces données alimenteront des modèles du cycle des écoulements et des précipitations sur Titan.
L’aspect le plus prometteur avec Dragonfly pourrait concerner l’exobiologie. Le communiqué de l’IPGP rappelle en effet que « la contribution française, dirigée par le Laboratoire Atmosphères et Observations Spatiales « Latmos » (CNRS, Sorbonne Université et Univesité Versailles Saint-Quentin) comprend le développement du système DraMSDraMS-GC, un chromatographe en phase gazeuse intégré à l’instrument DraMS. Cet ensemble permettra d’analyser la composition chimique d’échantillons de surface et d’atmosphère, avec pour objectif de détecter une variété de composés organiques et d’éventuelles biosignatures ».
Le Dragonfly de la Nasa est un drone robotisé conçu pour explorer Titan, la plus grande lune de Saturne, en partant vers elle à l’horizon 2027. La planétologue Elizabeth Turtle explique comment étudier cette lune mystérieuse qui ressemblerait à la Terre primitive et pourquoi elle pourrait nous rapprocher de la compréhension de l’origine de la vie. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © TED
Le saviez-vous ?
On sait que le haut de l’atmosphère de Titan, en raison du rayonnement ultraviolet du Soleil et des rayons cosmiques, est le lieu d’une photochimie active et complexe faisant intervenir des ions produits par ces rayonnements frappant les molécules d’azote et de méthane. Ceux-ci conduisent à la formation d’hydrocarbures aromatiques, de composés azotés complexes qui vont sédimenter vers la surface de Titan en donnant notamment des tholins. Ce terme inventé par le célèbre exobiologiste Carl Sagan renvoie à des substances qu’il a obtenues au cours d’expériences du type de celle de Miller, avec les mélanges de gaz qui se trouvent dans l’atmosphère de Titan. Ce terme est généralement utilisé maintenant pour décrire des composants organiques azotés de couleur rouge brun (sépia), de structure mal connue, que l’on trouve sur les surfaces planétaires des corps glacés du Système solaire externe, comme Titan justement.
Cette chimie est comparable à celle de la Terre primitive, mais qui serait au congélateur – puisque la température moyenne de l’atmosphère sur Titan est d’environ 94 K (-179 °C). Les exobiologistes et les planétologues aimeraient en savoir beaucoup plus à ce sujet et c’est pour cette raison qu’ils s’enthousiasment pour la mission Dragonfly de la Nasa. Pour aider au succès de cette mission, les chimistes reconstituent sur Terre en laboratoire certaines des substances qui devraient se former dans les conditions régnant sur Titan, poursuivant la voie déjà empruntée par Carl Sagan et ses collègues des décennies auparavant, afin de mieux pouvoir comprendre les données que fournira Dragonfly pendant les années 2030.
Auteur : Laurent Sacco, Journaliste
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