La plus grande lune de Saturne, Titan, a plus en commun avec la Terre que nous l’estimions

Cela fait plus d’une décennie que la mission Cassini nous a donné le premier aperçu du plus grand satellite de Saturne, Titan. Les astronomes ont passé des années à analyser les données pour révéler un monde à la fois étranger et remarquablement semblable à la Terre.

Image d’entête : Titan dans une photo prise par la sonde Cassini. (NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute)

Titan est remarquable en ce qu’elle présente une atmosphère dense et un liquide stable à sa surface. Le seul autre endroit dans le système solaire avec ces caractéristiques particulières est, vous l’avez deviné, la Terre. Grâce à 2 nouvelles études, nous pouvons ajouter un troisième trait à cette liste de caractéristiques communes : une hauteur moyenne de la surface de ses mers.

La première étude fournit la carte topographique la plus détaillée de Titan à ce jour, tandis que la seconde montre que les plus grands mers et lacs de Titan ont une surface équipotentielle commune, ce qui signifie qu’ils forment un niveau commun de la mer. Les deux études ont été réalisées par des chercheurs de l’université Cornell à Ithaca (New York).

En utilisant des données provenant de sources multiples, y compris de la sonde Cassini, une équipe de recherche dirigée par Alex Hayes a été en mesure de reconstituer une nouvelle carte topographique. Elle n’est pas parfaite (il y a toujours des zones d’ombres et d’incertitudes), mais c’est la plus détaillée à ce jour.

A partir de l’étude : sur la partie haute, projections polaires stéréographiques de la topographie de Titan avec, à gauche, le pôle Sud et à droite, le pôle Nord; Ontario Lacus et chacune des grandes mers septentrionales se trouvent dans des dépressions locales. En bas: projection équicylindrique de la topographie de Titan. (Corlies et col,/Geophysical Research Letters)

Les travaux, qui ont duré une année complète, ont révélé de nouvelles caractéristiques, notamment de nouvelles montagnes (pas plus de 700 mètres) et des dépressions dans les régions équatoriales qui semblent être anciennes, des mers séchées ou des écoulements cryovolcaniques (c.-à-d. produit par des volcans de glace). Les scientifiques de Cornell ont également appris que Titan est plus oblate, ou plus plate que nous le pensions, ce qui signifie qu’elle a une croûte très variable.

Dans la seconde étude, également dirigée par Hayes, les chercheurs ont utilisé les nouvelles informations topographiques pour montrer qu’un niveau moyen de la mer existe à travers les mers et les lacs de Titan. Contrairement aux océans d’eau liquide de la Terre, cependant, Titan présente des plans d’eau d’hydrocarbures huileux (comme, par exemple, du méthane et de l’éthane liquide). Les plus grandes mers et lacs de Titan reposent à une altitude uniforme à travers la planète, de la même manière que les océans Atlantique et Pacifique se trouvent au même niveau de la mer sur Terre.

Titan photographié en 2015 par la  sonde Cassini.(NASA/ JPL/ Université d’Arizona/ Université de l’Idaho)

Des lacs plus petits apparaissaient à plusieurs centaines de mètres plus hauts que la mer de Titan, se rapprochant encore de ce que nous voyons sur notre planète. À titre d’exemple probant, le lac Titicaca se trouve à 3 812 m de haut dans les Andes.

Selon Hayes :

Nous mesurons l’altitude d’une surface liquide sur un autre corps éloigné du soleil avec une précision d’environ 40 centimètres. Avec une telle précision, nous avons pu voir qu’entre ces deux mers, l’altitude variait doucement d’environ 11 mètres par rapport au centre de masse de Titan, ce qui correspond au changement attendu du potentiel gravitationnel.

Par potentiel gravitationnel de Titan, Hayes se réfère aux différences dans l’élévation du niveau de la mer en raison des effets de la gravité (elle n’est pas constante sur un grand corps céleste, en raison des différences de masse et de forme). Les nouvelles différences de niveau de la mer, selon la nouvelle étude, sont dans les limites attendues des effets gravitationnels de la lune.

Cette étude montre que les grands corps liquides de Titan doivent être connectés d’une manière ou d’une autre. Selon les chercheurs, l’explication la plus plausible est qu’ils sont reliés par des aquifères souterrains et non par des canaux ou des rivières à la surface.

Les chenaux de Vid Flumina, un réseau hydrographique/ de canyons à pente raide remplis d’hydrocarbures liquides visibles dans le coin supérieur gauche de cette image obtenue par la sonde Cassini de la NASA. (NASA/ JPL-Caltech/ ASI)

Toujours selon Hayes :

Nous ne voyons pas de lacs vides en dessous des lacs locaux remplis parce que, s’ils descendaient en dessous de ce niveau, ils seraient remplis par eux-mêmes. Cela suggère qu’il y a un écoulement dans le sous-sol et qu’ils communiquent entre eux. Cela nous indique aussi qu’il y a des hydrocarbures liquides stockés sur le sous-sol de Titan.

Les hydrocarbures de Titan coulent probablement sous la surface, de la même façon que l’eau s’écoule à travers la roche poreuse souterraine sur Terre, ce qui fait que les lacs ou les mers voisines partagent un même niveau de liquide.

A ce stade, tout cela est en grande partie pure spéculation, les scientifiques devront en quelque sorte prouver que le sous-sol de Titan présente des groupements de réservoirs d’hydrocarbures interconnectés, par le biais d’une future visite par une mission robotique.

Les deux études publiées dans Geophysical Research Letters : Titan’s Topography and Shape at the End of the Cassini Mission et Topographic Constraints on the Evolution and Connectivity of Titan’s Lacustrine Basins.