La Terre et Pluton n'ont pas grand-chose en commun. La Terre est un monde vivant et vivant, tandis que Pluton est froid, distant et sans vie. Mais une chose qu'ils ont en commun est l'azote. L'atmosphère terrestre est composée à environ 78% d'azote, et le principal constituant atmosphérique de Pluton est également l'azote, bien que le pourcentage exact ne soit pas clair.
Sur Pluton, où la température de surface est d'environ 42 Kelvin (-231 Celsius), la majeure partie de cet azote est gelée. Une nouvelle étude indique que l'azote gelé de Pluton entraîne les vents de la planète et façonne ses surfaces caractéristiques.
Avant l’arrivée du vaisseau spatial New Horizons de la NASA à Pluton, nous ne savions pas grand-chose sur la planète ou ses caractéristiques de surface. Lorsque le vaisseau spatial est arrivé en juillet 2015, nous avons tous été surpris de constater que Pluton était un endroit beaucoup plus actif que nous ne le pensions. C’est aussi la première fois que nous avons vu Tombaugh Regio, une grande région légèrement colorée à la surface de la planète.
Tombaugh Regio est un endroit très étrange, aux yeux des humains de toute façon. Il a deux grands lobes qui le font ressembler à un cœur, et les astronomes l'appellent parfois le «cœur de Pluton». Le lobe occidental est appelé Sputnik Planitia et il comprend des montagnes de 6200 mètres (20 000 pieds) de haut (Tenzing Montes, anciennement Norgay Montes) faites de glace d'eau et une vaste plaine recouverte de glace d'azote.
Un nouvel article dit que le vaste dépôt d'azote dans Sputnik Planitia entraîne les vents de Pluton et façonne la surface de la planète. Le document est intitulé «Le cœur battant de Pluton régule la circulation atmosphérique: résultats de simulations climatiques numériques haute résolution et pluriannuelles». Il est publié dans le Journal of Geophysical Research. L'auteur principal est Tanguy Bertrand, astrophysicien et scientifique planétaire au Ames Research Center de la NASA.
"Pluton a un mystère pour tout le monde."
Tanguy Bertrand, auteur principal, Ames Research Center
La plupart de la mince atmosphère de Pluton est constituée d’azote, et il y a aussi de petites quantités de dioxyde de carbone et de méthane. Une grande quantité d'azote gelé se trouve à Spoutnik Planitia, et pendant la journée, la température augmente suffisamment pour le sublimer, le transformant en vapeur. La nuit, le processus s'inverse et l'azote gèle à nouveau, tombant à la surface. Chaque fois que le cycle se répète, il agit comme une pompe ou un «battement de cœur», pompant des vents d'azote autour de la planète.
Ce vent coule dans la direction opposée à la rotation de la planète, et il peut être responsable de caractéristiques de surface inhabituelles sur la planète. Lorsque le vent mince et riche en azote souffle le long de la surface, il transporte de la chaleur, des grains de glace et des particules de brume pour créer des stries de vent sombres et des plaines dans les régions du nord et du nord-ouest.
"Cela met en évidence le fait que l'atmosphère et les vents de Pluton - même si la densité de l'atmosphère est très faible - peuvent avoir un impact sur la surface", a déclaré Tanguy Bertrand, astrophysicien et scientifique planétaire au Ames Research Center de la NASA en Californie et auteur principal de l'étude.
La région de Sputnik Planitia, ou le lobe gauche du cœur de Pluton, est plus basse que le reste de la planète, et elle abrite la plupart de l'azote. Sputnik Planitia est une calotte glaciaire de 1 000 kilomètres (620 milles) située dans un bassin profond de 3 kilomètres (1,9 mille). Le lobe droit est principalement constitué de hauts plateaux et de glaciers azotés.
"Avant New Horizons, tout le monde pensait que Pluton allait être un netball - complètement plat, presque pas de diversité", a déclaré Bertrand dans un communiqué de presse. "Mais c'est complètement différent. Il y a beaucoup de paysages différents et nous essayons de comprendre ce qui s'y passe. "
Décrire l'atmosphère de Pluton comme mince est un euphémisme. Il est environ 100 000 fois plus fin que celui de la Terre. Alors, comment le vent dans une atmosphère qui façonne le paysage?
L’équipe de Bertrand a pris les données du survol de New Horizons de Pluton, puis a construit un modèle de prévision météorologique pour simuler les vents d’azote.
L'équipe a constaté que des vents de plus de 4 km (2,5 miles) soufflaient à l'ouest, ce qui est dans la direction opposée au spin de Pluton. Lorsque l'azote gelé de Tombaugh Regio se sublime en vapeur dans le nord, puis redevient de la glace dans le sud, ce mouvement déclenche les vents d'ouest. Cette situation est probablement unique dans notre système solaire, à l'exception peut-être de Triton, la lune de Neptune.
Les chercheurs ont également trouvé un autre courant de vent. Celui-ci est un vent fort et rapide se déplaçant près de la surface. Il souffle le long de la bordure ouest du bassin de Sputnik Planitia. Il existe des modèles de vent similaires sur Terre, qui suivent les contours du paysage.
Le vent est entraîné par la vapeur d'azote se condensant en glace, selon l'étude. Les falaises de haute altitude de Spoutnik Planitia emprisonnent l'air froid à l'intérieur du bassin. À mesure qu'il y circule, il devient plus fort.
Si le rythme cardiaque à l'azote de Pluton entraîne ces vents, ils pourraient expliquer les stries de vent et les plaines sombres à l'ouest de Spoutnik Planitia. Si les vents apportent suffisamment de chaleur pour réchauffer la surface, cela pourrait provoquer des stries et des plaines. Ou il pourrait déposer des particules de brume, qui peuvent assombrir et éroder la glace. Et si le vent soufflait dans la direction opposée - c'est-à-dire dans la même direction que la rotation de Pluton - les paysages pourraient être très différents.
"Spoutnik Planitia peut être aussi important pour le climat de Pluton que l'océan l'est pour le climat de la Terre", a déclaré Bertrand. "Si vous supprimez Sputnik Planitia - si vous supprimez le cœur de Pluton - vous n'aurez pas la même circulation", a-t-il ajouté.
La caractéristique la plus célèbre de Pluton est probablement le terrain en lame. Le terrain en lame est constitué de champs de formes terrestres de la taille d'un gratte-ciel, constitués principalement de glace de méthane. On les trouve à haute altitude près de l'équateur. Seraient-ils un artefact du cœur d'azote battant de Pluton?
Dans leur article, les chercheurs disent «… pendant les périodes d'accumulation équatoriale de glace CH4 (méthane), la rétro-rotation et l'injection d'air froid riche en N2 de Sputnik Planitia pourraient transporter et pousser le CH4 gazeux vers l'ouest, de sorte qu'il favorise la l'accumulation de glace CH4 aux longitudes les plus à l'ouest (c'est-à-dire à l'est de Sputnik Planitia) conduisant à la formation du terrain en lame là-bas.
Ils disent également que «… les crêtes (« pales ») des dépôts de Bladed Terrain présentent une orientation N-S dominante, qui pourrait également provenir en partie de ce régime de circulation atmosphérique particulier.»
Pour l'instant, il semble incertain si ces vents azotés pourraient causer le terrain en lame. Mais l'équipe a l'intention d'essayer de le découvrir. «À l'avenir, nous prévoyons d'explorer davantage ces idées et d'étudier les processus menant à ces asymétries longitudinales et formations géologiques particulières, en utilisant des simulations GCM à long terme et à haute résolution.»
Dans leur conclusion, les auteurs disent: "Notre travail confirme que malgré une surface gelée et une atmosphère ténue, le climat de Pluton est remarquablement actif." Beaucoup plus actif que quiconque ne le pensait probablement.
New Horizons n'a pas pu entrer en orbite autour de Pluton. C’est difficile à faire, et ce n’a jamais été sa mission. La NASA envisage un orbiteur Pluton à l'avenir, mais en attendant, tout ce que nous avons appris sur la planète naine glacée, nous l'avons appris d'un seul survol. Malgré tout, nous avons suffisamment appris pour être intrigué et vouloir en savoir plus sur ce monde fascinant et mystérieux.
"Pluton a un mystère pour tout le monde", a déclaré Bertrand.
Plus:
- Communiqué de presse: PLUTO’S ICY HEART FAIT DES VENTS SOUFFLER
- Document de recherche: Le cœur battant de Pluton régule la circulation atmosphérique 2: résultats de haute résolution et de 3 simulations climatiques numériques pluriannuelles
- Space Magazine: la NASA envisage maintenant une mission de Pluton Orbiter
