Le célèbre cœur d’azote de Pluton fait souffler des vents glacés sur la planète naine

Un « cœur battant » d’azote congelé contrôle les vents de Pluton et peut donner naissance à des caractéristiques à sa surface, selon une nouvelle étude.

La structure en forme de cœur appelée Tombaugh Regio est devenue célèbre en 2015 après que la mission New Horizons de la NASA ait filmé la planète naine et révélé qu’elle n’était pas le monde stérile estimée par les scientifiques. Aujourd’hui, des recherches menées par Tanguy Bertrand du centre de recherche Ames de la NASA en Californie montrent qu’elle régit la circulation atmosphérique de Pluton.

Image d’entête : ce point de vue en haute résolution et aux couleurs améliorées de Pluton, obtenu par la sonde New Horizons en juillet 2015, montre le cœur de la planète naine et les étendues glacées d’un énorme glacier de glace d’azote couvrant le bassin de la plaine Spoutnik. (NASA/ JHUAPL/ SwRI)

La fine atmosphère de Pluton est principalement composée d’azote gazeux (ainsi que de petites quantités de monoxyde de carbone et de méthane), et l’azote gelé couvre également une partie de sa surface. Pendant la journée, une fine couche de cette glace d’azote se réchauffe et se transforme en vapeur. La nuit, la vapeur se condense et forme à nouveau de la glace.

Zoom sur le “lobe” gauche du cœur de Pluton. (NASA/ New Horizons/ Tanguy Bertrand)

Chaque séquence est comme un battement de cœur, pompant les vents d’azote autour de la planète. Les nouvelles recherches suggèrent que ce cycle pousse l’atmosphère de Pluton à circuler dans la direction opposée à sa rotation, un phénomène unique appelé rétro-rotation.

En s’approchant de la surface, l’air transporte de la chaleur, des grains de glace et des particules de brume pour créer des traînées de vent et des plaines sombres dans les régions du nord et du nord-ouest.

Selon Bertrand :

Cela met en évidence le fait que l’atmosphère et les vents de Pluton, même si la densité de l’atmosphère est très faible, peuvent avoir un impact sur la surface.

La majeure partie de la glace d’azote de Pluton est confinée à la Tombaugh Regio. Son « lobe » gauche est une calotte glaciaire de 1000 kilomètres située dans un bassin de trois kilomètres de profondeur appelé plaine Spoutnik, une zone qui contient la majeure partie de la glace azotée de la planète naine en raison de sa faible altitude. Le « lobe » de droite comprend les hautes terres et les glaciers riches en azote qui s’étendent dans le bassin.

Le “cœur” lumineux de Pluton est situé près de l’équateur. Sa moitié gauche est un grand bassin surnommé la plaine Spoutnik.(Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins de la NASA/ Southwest Research Institute)

Bertrand et ses collègues ont entrepris de déterminer comment l’air en circulation, qui est 100 000 fois plus mince que celui de la Terre, pourrait façonner les caractéristiques de la surface.

L’équipe a utilisé des données du survol de la sonde New Horizons en 2015 pour représenter la topographie de Pluton et ses couvertures de glace azotée. Ils ont ensuite simulé le cycle de l’azote avec un modèle de prévision météorologique et ils ont évalué comment les vents soufflaient à la surface.

Ils ont découvert que les vents de Pluton de plus de quatre kilomètres soufflent vers l’ouest, dans la direction opposée à la rotation orientale de la planète naine, en rétro-rotation pendant la majeure partie de l’année.

Selon l’étude, le mouvement de l’azote de la Tombaugh Regio, qui se vaporise au nord et se transforme en glace au sud, déclenche des vents d’ouest. Aucun autre endroit du système solaire ne possède une telle atmosphère, à l’exception peut-être de Triton, la lune de Neptune.

Les chercheurs ont également trouvé un fort courant d’air proche de la surface et se déplaçant rapidement le long de la limite ouest du bassin de la plaine Spoutnik.

Selon les nouvelles découvertes, l’azote atmosphérique qui se condense en glace entraîne ce type de vent. Les hautes falaises de la plaine Spoutnik emprisonnent l’air froid à l’intérieur du bassin, où il circule et devient plus fort lorsqu’il passe dans la région occidentale.

Selon Bertrand :

La plaine Spoutnik est peut-être aussi important pour le climat de Pluton que l’océan l’est pour le climat de la Terre. Si vous enlevez le Spoutnik Planitia, si vous enlevez le cœur de Pluton, vous n’aurez pas la même circulation.

L’étude publiée dans The Journal of Geophysical Research – Planets : Pluto’s beating heart regulates the atmospheric circulation: results from high resolution and multi‐year numerical climate simulations.