Les geysers d'Encelade
Les geysers d'Encelade sont des jets de vapeur d'eau et de grains de glace qui jaillissent de quatre longues fractures, surnommées « rayures de tigre », près du pôle Sud de cette petite lune de Saturne. Découverts par Cassini en 2005, ils puisent leur matière dans un océan global d'eau liquide salée caché sous la glace. Ces panaches alimentent le vaste anneau E de Saturne, et leur chimie, qui comprend sels, molécules organiques, hydrogène moléculaire et phosphates, fait d'Encelade l'un des lieux les plus prometteurs pour chercher la vie hors de la Terre.
Sommaire
La découverte
On savait depuis longtemps qu'Encelade était le corps le plus réfléchissant du Système solaire et on soupçonnait un lien avec l'anneau E, plus dense au voisinage de son orbite. Les premiers survols de Cassini, en 2005, apportèrent des indices décisifs. En février et mars 2005, le magnétomètre détecta une déformation du champ magnétique de Saturne autour d'Encelade, comme si la lune possédait une atmosphère ténue et localisée. En juillet 2005, lors d'un survol rapproché, plusieurs instruments détectèrent de la vapeur d'eau et des grains de glace au-dessus du pôle Sud, ainsi que des températures étonnamment élevées. En novembre 2005, des images prises à contre-jour montrèrent directement les panaches : de brillantes fontaines s'élevant au-dessus du limbe sud.
Les rayures de tigre
Les panaches naissent de quatre fractures presque parallèles du terrain polaire sud, baptisées Alexandria, Cairo, Baghdad et Damascus Sulci, d'après des villes des Mille et Une Nuits. Chacune mesure environ 130 km de long et 2 km de large, bordée de crêtes, et elles sont espacées d'environ 35 km. Le terrain environnant est presque dépourvu de cratères, signe qu'il est géologiquement jeune, peut-être âgé de quelques millions d'années à peine.
L'instrument infrarouge de Cassini a montré que les rayures sont bien plus chaudes que leurs abords : les points les plus chauds dépassent -100 °C par endroits, contre une température ambiante proche de -200 °C. Le flux de chaleur total du terrain polaire sud atteint plusieurs gigawatts, les estimations allant jusqu'à environ 15 GW, bien plus que ce que la radioactivité d'un corps de cette taille pourrait fournir.
Une étude de Carolyn Porco et ses collègues, en 2014, a recensé une centaine de jets individuels le long des rayures et constaté qu'ils coïncident avec les points chauds : les jets seraient donc alimentés par de l'eau liquide venue d'en dessous, plutôt que par de la glace qui se sublime en surface.
Le moteur des panaches
Encelade est chauffée par les marées. Son orbite légèrement excentrique, entretenue par une résonance 2:1 avec Dioné, l'expose à des compressions et étirements répétés sous l'effet de la gravité de Saturne au cours de chaque orbite de 33 heures. Ces déformations produisent de la chaleur à l'intérieur et ouvrent puis referment les rayures de tigre.
Cassini a confirmé ce contrôle par les marées : les panaches sont plus brillants quand Encelade est au plus loin de Saturne, lorsque les contraintes ouvrent les fractures, et plus faibles quand elle en est au plus près. En 2015, la mesure d'un léger balancement, ou libration, a montré que la coquille de glace est découplée du noyau rocheux, ce qui exige un océan global et non une simple mer régionale. L'épaisseur de glace serait en moyenne de 20 à 25 km, mais de quelques kilomètres seulement au pôle Sud.
La chimie des panaches
Cassini a traversé les panaches à de nombreuses reprises, parfois de très près : le 28 octobre 2015, elle est passée à seulement 49 km environ de la surface. Son spectromètre de masse et son analyseur de poussières ont échantillonné directement la matière.
| Résultat | Année | Portée |
|---|---|---|
| Vapeur d'eau, CO₂, méthane, ammoniac, composés organiques simples | 2006–2008 | Chimie volatile proche de celle des comètes |
| Chlorure de sodium et autres sels dans les grains de glace | 2009 | Les grains proviennent d'eau liquide en contact avec la roche |
| Nanoparticules de silice | 2015 | Activité hydrothermale, probablement au-delà de 90 °C |
| Hydrogène moléculaire (H₂) | 2017 | Source d'énergie chimique exploitable par des microbes |
| Grosses molécules organiques complexes | 2018 | Chimie organique riche dans l'océan |
| Phosphates | 2023 | Le phosphore, indispensable à la vie, est disponible dans l'océan |
La découverte des phosphates, publiée par Frank Postberg et ses collègues dans Nature en 2023, a fait date. Le phosphore entre dans la composition de l'ADN, de l'ARN et des membranes cellulaires, et on le pensait potentiellement rare dans les océans des lunes glacées. Les concentrations déduites pour l'océan d'Encelade semblent au contraire relativement élevées. Ces résultats sont replacés dans le contexte de l'habitabilité à la page sur la vie sur Titan et Encelade.
L'anneau E, alimenté par Encelade
La majeure partie de la matière des panaches retombe sur Encelade et la recouvre de givre frais, ce qui explique en partie son éclat extrême. Une fraction échappe à sa faible gravité et s'étale le long de son orbite pour former l'anneau E, un anneau large et ténu de minuscules grains de glace qui s'étend jusqu'à environ 480 000 km de Saturne. Ces particules recouvrent des lunes voisines comme Téthys et les lunes troyennes. La vapeur d'eau forme aussi un tore de gaz autour de Saturne qui, une fois ionisé, devient la principale source de plasma de la magnétosphère.
En 2023, le télescope spatial James Webb a observé un panache de vapeur d'eau s'étendant sur plus de 9 000 km autour d'Encelade, près de 20 fois le diamètre de la lune, preuve que l'activité s'est poursuivie après la fin de la mission Cassini en 2017.
Questions fréquentes
Que sont les geysers d'Encelade ?
Ce sont des jets de vapeur d'eau et de grains de glace qui jaillissent de fractures proches du pôle Sud d'Encelade. Leur matière provient d'un océan souterrain global d'eau liquide salée.
Que sont les rayures de tigre d'Encelade ?
Quatre fractures parallèles, longues d'environ 130 km chacune, dans la région polaire sud d'Encelade. Plus chaudes que la glace alentour, elles sont la source des panaches.
Que contiennent les panaches d'Encelade ?
Surtout de l'eau, avec du dioxyde de carbone, du méthane, de l'ammoniac, de l'hydrogène moléculaire, des sels, des nanoparticules de silice, des molécules organiques complexes et des phosphates.
Les geysers d'Encelade alimentent-ils les anneaux de Saturne ?
Oui. Une partie de la matière s'échappe d'Encelade et forme l'anneau E, un anneau large et ténu de minuscules grains de glace le long de l'orbite de la lune.
Les panaches sont-ils toujours actifs ?
Oui. En 2023, le télescope spatial James Webb a observé un grand panache de vapeur d'eau issu d'Encelade, des années après la fin de la mission Cassini.
Sources
- NASA Science : Encelade
- Porco, C. C. et al., « Cassini observes the active south pole of Enceladus », Science 311 (2006)
- Waite, J. H. et al., « Cassini finds molecular hydrogen in the Enceladus plume: evidence for hydrothermal processes », Science 356 (2017)
- Postberg, F. et al., « Detection of phosphates originating from Enceladus's ocean », Nature 618 (2023)
- Thomas, P. C. et al., « Enceladus's measured physical libration requires a global subsurface ocean », Icarus 264 (2016)