Les études des failles géologiques sur les lunes glacées facilitent l’exploration des mondes aquatiques extraterrestres

À la surface de nombreuses lunes glacées de notre système solaire, les scientifiques ont documenté des failles de décrochement, celles qui se produisent lorsque les parois de failles se croisent latéralement, comme c’est le cas de la faille de San Andreas en Californie. Deux études récemment publiées dirigées par l’Université d’Hawaï à Mānoa et des scientifiques de l’espace documentent et révèlent les mécanismes derrière ces caractéristiques géologiques sur la plus grande lune de Saturne, Titan, et sur la plus grande lune de Jupiter, Ganymède.

“Nous sommes intéressés par l’étude de la déformation par cisaillement sur les lunes glacées, car ce type de failles peut faciliter l’échange de matériaux de surface et souterrains via des processus de chauffage par cisaillement, créant potentiellement des environnements propices à l’émergence de la vie”, a déclaré Liliane Burkhard, auteur principal des études. et affilié de recherche à l’Institut hawaïen de géophysique et de planétologie de l’école UH Mānoa des sciences et technologies de l’océan et de la Terre.

Lorsqu’une lune glacée se déplace autour de sa planète mère, la gravité de la planète peut provoquer une flexion de marée de la surface de la lune, ce qui peut entraîner une activité géologique telle que des failles de décrochement. Les contraintes de marée varient à mesure que la lune change de distance par rapport à sa planète, car l’orbite de la lune peut être elliptique plutôt que circulaire.

Titan, un monde océanique gelé

Les températures extrêmement froides à la surface de Titan signifient que la glace d’eau agit comme une roche susceptible de se fissurer, de se fissurer et de se déformer. Les preuves fournies par la sonde spatiale Cassini suggèrent qu’à des dizaines de kilomètres sous la surface gelée se trouve un océan d’eau liquide. De plus, Titan est la seule lune de notre système solaire dotée d’une atmosphère dense qui, de manière unique, soutient un cycle hydrologique semblable à celui de la Terre, composé de nuages ​​de méthane, de pluie et de liquides circulant à la surface pour remplir les lacs et les mers, ce qui la place parmi une poignée d’autres. de mondes qui pourraient potentiellement contenir des environnements habitables.

La mission Dragonfly de la NASA sera lancée en 2027, avec une arrivée prévue sur Titan en 2034. Le nouvel atterrisseur à giravion effectuera plusieurs vols à la surface, explorant divers endroits pour rechercher les éléments constitutifs et les signes de vie.

Dans leur enquête sur la zone du cratère Selk sur Titan, le site d’atterrissage initial désigné pour la mission Dragonfly, Burkhard et son co-auteur ont exploré le potentiel de déformations par cisaillement et de failles de décrochement. Pour ce faire, ils ont calculé la contrainte qui serait exercée sur la surface de Titan en raison des forces de marée lorsque la lune tourne autour de Saturne et ont testé la possibilité de failles en examinant diverses caractéristiques du sol gelé. Cette étude a été publiée dans Icare.

“Alors que nos recherches antérieures indiquaient que certaines zones de Titan pourraient actuellement subir une déformation due aux contraintes de marée, la zone du cratère Selk devrait abriter des pressions de fluide interstitielle très élevées et un faible coefficient de frottement crustal pour une rupture par cisaillement, ce qui semble improbable”, a déclaré Burhard. “Par conséquent, on peut en déduire que Dragonfly n’atterrira pas dans un fossé décrochant !”

Ganymède, une lune au passé mouvementé

Dans une seconde Icare publication, Burkhard et ses co-auteurs ont étudié l’histoire géologique de Ganymède, la plus grande lune de Jupiter, dans la région de Nippur/Philus Sulci en examinant les données à haute résolution disponibles pour cette région et en menant une enquête sur le stress de marée du passé de Ganymède.

Ganymède a documenté des failles de décrochement à la surface, mais son orbite actuelle est trop circulaire, par opposition à elliptique, pour provoquer une déformation par contrainte de marée.

Les chercheurs ont découvert que plusieurs bandes transversales de terrain léger sur le site de Nippur/Philus Sulci présentent divers degrés de déformation tectonique, et que la chronologie de l’activité tectonique impliquée par les relations transversales cartographiées a révélé trois époques d’activité géologique distincte : ancienne, intermédiaire et la plus jeune.

“J’ai étudié les caractéristiques des failles de décrochement dans des terrains d’âge intermédiaire, et elles correspondent dans la direction du glissement aux prédictions de la modélisation des contraintes d’une excentricité passée plus élevée. Ganymède aurait pu connaître une période où son orbite était beaucoup plus elliptique qu’elle ne l’est aujourd’hui, ” dit Burhard.

D’autres caractéristiques de cisaillement trouvées dans des unités géologiques plus jeunes de la même région ne s’alignent pas dans la direction du glissement avec les indicateurs de cisaillement typiques de premier ordre.

“Cela suggère que ces caractéristiques pourraient s’être formées par un autre processus et pas nécessairement en raison de contraintes de marée plus élevées”, a ajouté Burkhard. ” Ainsi, Ganymède a connu une ” crise de la quarantaine “, mais sa plus jeune ” crise ” reste énigmatique. ”

Les études récentes ainsi que les missions d’exploration spatiale créent un retour de connaissances positif.

“Des investigations géologiques comme celles-ci, avant le lancement et l’arrivée, informent et guident les activités de la mission”, a déclaré Burkhard. “Et des missions telles que Dragonfly, Europa Clipper et JUICE de l’ESA limiteront davantage notre approche de modélisation et pourront aider à identifier les emplacements les plus intéressants pour l’exploration de l’atterrisseur et éventuellement pour accéder à l’océan intérieur des lunes glacées.”