La lune glacée de Saturne pourrait abriter un océan stable et propice à la vie

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université d’Oxford, du Southwest Research Institute et du Planetary Science Institute de Tucson, en Arizona, a fourni la première preuve d’un flux de chaleur important au pôle nord d’Encelade, renversant les hypothèses précédentes selon lesquelles la perte de chaleur était confinée à son pôle sud actif.

Cette découverte confirme que la lune glacée émet beaucoup plus de chaleur que ce à quoi on pourrait s’attendre si elle était simplement un corps passif, renforçant ainsi l’hypothèse selon laquelle elle pourrait abriter la vie.

La recherche est publiée dans la revue Avancées scientifiques.

Encelade est un monde très actif, avec un océan souterrain global et salé, considéré comme la source de sa chaleur. La présence d’eau liquide, de chaleur et de produits chimiques appropriés (tels que le phosphore et les hydrocarbures complexes) signifie que son océan souterrain est considéré comme l’un des meilleurs endroits de notre système solaire pour que la vie ait évolué en dehors de la Terre.

Mais cet océan souterrain ne peut abriter la vie que s’il dispose d’un environnement stable, avec ses pertes et ses gains d’énergie en équilibre. Cet équilibre est maintenu par le réchauffement des marées : la gravité de Saturne étire et serre la lune pendant son orbite, générant de la chaleur à l’intérieur. Si Encelade ne gagne pas suffisamment d’énergie, son activité à la surface ralentira ou s’arrêtera, et l’océan pourrait éventuellement geler. En revanche, trop d’énergie pourrait entraîner une augmentation de l’activité des océans, altérant ainsi leur environnement.

“Encelade est une cible clé dans la recherche de la vie en dehors de la Terre, et comprendre la disponibilité à long terme de son énergie est essentiel pour déterminer si elle peut supporter la vie”, a déclaré le Dr Georgina Miles (Institut de recherche du Sud-Ouest et scientifique invitée au Département de physique de l’Université d’Oxford), auteur principal de l’article.

Jusqu’à présent, les mesures directes de la perte de chaleur d’Encelade n’avaient été effectuées qu’au pôle sud, où des panaches spectaculaires de glace d’eau et de vapeur jaillissent des fissures profondes de la surface. En revanche, le pôle Nord était considéré comme géologiquement inactif.

À l’aide des données de la sonde spatiale Cassini de la NASA, les chercheurs ont comparé les observations de la région polaire nord au cours de l’hiver profond (2005) et de l’été (2015). Ceux-ci ont été utilisés pour mesurer la quantité d’énergie qu’Encelade perd de son océan souterrain « chaud » (0 °C, 32 °F) lorsque la chaleur traverse sa coquille glacée jusqu’à la surface glaciale de la lune (–223 °C, –370 °F) et est ensuite rayonnée dans l’espace.

En modélisant les températures de surface attendues pendant la nuit polaire et en les comparant aux observations infrarouges du spectromètre infrarouge composite Cassini (CIRS), l’équipe a découvert que la surface du pôle nord était environ 7 K plus chaude que prévu. Cet écart ne pourrait s’expliquer que par la chaleur s’échappant de l’océan en contrebas.

Le flux de chaleur mesuré (46 ± 4 milliwatts par mètre carré) peut paraître faible, mais il représente environ les deux tiers de la perte de chaleur (par unité de surface) à travers la croûte continentale terrestre. Sur l’ensemble d’Encelade, cette perte de chaleur par conduction s’élève à environ 35 gigawatts : à peu près l’équivalent de la puissance de plus de 66 millions de panneaux solaires (puissance de 530 W) ou de 10 500 éoliennes (puissance de 3,4 MW).

Lorsqu’elle est combinée à la chaleur précédemment estimée s’échappant du pôle sud actif d’Encelade, la perte totale de chaleur de la Lune s’élève à 54 gigawatts, un chiffre qui correspond étroitement à l’apport de chaleur prévu par les forces de marée. Cet équilibre entre production et perte de chaleur suggère fortement que l’océan d’Encelade peut rester liquide sur des échelles de temps géologiques, offrant ainsi un environnement stable où la vie pourrait potentiellement émerger.

“Comprendre la quantité de chaleur qu’Encelade perd à l’échelle mondiale est crucial pour savoir si elle peut soutenir la vie”, a déclaré le Dr Carly Howett (Département de physique, Université d’Oxford et Planetary Science Institute de Tucson, Arizona), auteur correspondant de l’article. “Il est vraiment passionnant que ce nouveau résultat soutienne la durabilité à long terme d’Encelade, un élément crucial pour le développement de la vie.”

Selon les chercheurs, la prochaine étape clé sera de déterminer si l’océan d’Encelade existe depuis suffisamment longtemps pour que la vie s’y développe. Pour le moment, son âge est encore incertain.

L’étude a également démontré que les données thermiques peuvent être utilisées pour estimer de manière indépendante l’épaisseur de la coquille de glace, une mesure importante pour les futures missions prévoyant de sonder l’océan d’Encelade, par exemple à l’aide d’atterrisseurs robotisés ou de submersibles. Les résultats suggèrent que la glace a une profondeur de 20 à 23 km au pôle Nord, avec une moyenne de 25 à 28 km à l’échelle mondiale, soit un peu plus profonde que les estimations précédentes obtenues à l’aide d’autres techniques de télédétection et de modélisation.

“Éliminer les subtiles variations de température de surface causées par le flux de chaleur conducteur d’Encelade à partir de ses changements de température quotidiens et saisonniers était un défi, et n’a été rendu possible que par les missions prolongées de Cassini”, a ajouté le Dr Miles. “Notre étude met en évidence la nécessité de missions à long terme dans des mondes océaniques susceptibles d’héberger de la vie, et le fait que les données pourraient ne révéler tous leurs secrets que des décennies après leur obtention.”