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Et si Pluton avait abrité un océan liquide?

La planète naine Pluton.

La planète naine Pluton telle que photographiée par la sonde New Horizons.

Photo : NASA

Radio-Canada

La planète naine Pluton, et peut-être d’autres gros objets de la ceinture de Kuiper, a peut-être abrité des océans liquides, montre un nouveau scénario présenté par des astronomes américains.

Selon le Pr Francis Nimmo et ses collègues de l’Université de la Californie à Santa Cruz, l’accrétion de nouveaux matériaux pendant la formation de Pluton aurait généré suffisamment de chaleur pour créer un océan liquide qui a pu persister sous une croûte glacée jusqu’à nos jours, malgré l’orbite très éloignée de la planète qui se trouve dans les régions froides du système solaire.

Il y a cinq ans, la sonde New Horizons passait à 12 500 km au-dessus de Pluton. Ses sept instruments ont permis d’étudier la planète naine en détail.

L’analyse des images récoltées de la région Tombaugh laisse à penser qu’il pourrait exister un océan sous sa surface ou qu’un océan maintenant gelé s’y trouve.

Repères

  • Pluton s’est formée aux confins du système solaire. Avec un diamètre de 2300 km, elle est plus petite que notre Lune et sa masse est 500 fois plus faible que celle de la Terre.
  • La planète naine a cinq satellites naturels.

Le scénario envisagé

Les auteurs de ces travaux publiés dans la revue Nature Geoscience (en anglais) (Nouvelle fenêtre) envisagent un scénario dans lequel Pluton aurait connu une genèse chaude qui contraste avec la vision traditionnelle des origines de Pluton. Selon eux, Pluton n’aurait pas toujours été une boule de glace et de roche gelée.

Ces scientifiques estiment que la désintégration radioactive de la planète aurait pu générer suffisamment de chaleur pour faire fondre la glace et former un océan souterrain.

Les images de la surface de Pluton provenant de la mission New Horizons de la NASA nous permettent de comparer ce que nous voyons avec les prédictions de différents modèles d’évolution thermique.

Francis Nimmo

Le chercheur Carver Bierson, étudiant du Pr Nimmo et premier auteur de l’étude, explique que l’eau se dilate lorsqu’elle gèle et se contracte lorsqu’elle fond, si bien que les scénarios d’évolution chaude ou froide d’un astre diffèrent. Cette réalité mène à des différences notables des caractéristiques présentes à sa surface.

Si Pluton s’était développé à froid et que la glace avait fondu à l’intérieur, la planète se serait contractée. Des signes caractéristiques de cette compression seraient visibles à sa surface, explique M. Bierson dans un communiqué publié par l’université américaine.

Image de la surface de Pluton.

Des failles d'extension visibles à la surface de Pluton indiquent une expansion de la croûte glacée de la planète naine, attribuée au gel d'un océan souterrain.

Photo : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker

Toutefois, si elle s’était développée à chaud, elle se serait dilatée au fur et à mesure que l’océan gelait et des signes d’extension à sa surface seraient visibles, ajoute Carver Bierson.

Or, la deuxième option semble se confirmer.

Nous voyons beaucoup de signes d’expansion, mais nous ne voyons aucun signe de compression, donc les observations semblent montrer que Pluton qui a commencé avec un océan liquide.

Carver Bierson

Les plus anciennes caractéristiques de la surface de Pluton sont plus difficiles à cerner, mais il semble qu’il y ait eu une extension à la fois ancienne et plus récente de sa surface, ajoute le Pr Nimmo.

La question est maintenant de savoir si l’énergie disponible au début de sa formation était suffisante pour permettre la présence d’un océan liquide. Les deux principales sources d’énergie étant à l’époque la chaleur dégagée par la désintégration des éléments radioactifs dans son noyau et l’énergie gravitationnelle libérée lorsque des matériaux bombardaient la surface de la protoplanète naissante.

Les calculs des auteurs montrent donc que si toute l’énergie gravitationnelle était retenue sous forme de chaleur, un océan liquide aurait pu, initialement, s’y trouver. Cependant, une grande partie de cette énergie serait dégagée loin de la surface, surtout si l’accrétion de nouveaux matériaux se faisait lentement.

La formation originelle de Pluton a beaucoup d’importance pour son évolution thermique.

Francis Nimmo

Si la matière s’accumule trop lentement, le matériau chaud à la surface émet de l’énergie dans l’espace, mais si elle s’accumule assez rapidement, la chaleur est piégée à l’intérieur, poursuit le chercheur.

Ainsi, selon les chercheurs, si Pluton s’était formée sur une période de moins de 30 000 ans, elle aurait commencé par être chaude. Si, au contraire, l’accrétion s’était déroulée sur quelques millions d’années, elle aurait commencé par être froide puisque les gros morceaux de matière n’auraient pas enfoui leur énergie profondément sous la surface.

Éris et Makemake

Cette théorie s’applique aussi à d’autres grands objets de la ceinture de Kuiper qui auraient probablement été chauds au départ et pourraient avoir connu des océans. Des océans qui pourraient persister de nos jours dans les plus grands objets, comme les planètes naines Éris et Makemake.

Même dans un environnement froid éloigné du Soleil, tous ces mondes auraient pu se former rapidement et à chaud, avec des océans liquides, conclut M. Carver Bierson.

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