Une nouvelle étude suggère que le pôle Nord de la lune de la planète naine Pluton, Charon, est teintée de rouge par des composés engendrés par du méthane irradié.

Une équipe française et américaine a analysé les dernières données de la sonde New Horizons et modélisé le flux de chaleur à la surface de la lune. Ils ont trouvé que des molécules de gaz, libérées par Pluton et rattrapées par Charon, pourraient être décomposées en molécules rougeâtres pour lui donner sa notable calotte vermeille.

Pluton et sa plus grande lune Charon représentent un système bien différent de la Terre et de notre lune.

Alors que notre lune représente seulement environ un quart du diamètre de la Terre et qu’elle s’en tient à une distance d’environ 380 000 km, Charon fait environ la moitié de Pluton, tout en étant séparée par seulement 20 000 km. Cela signifie que les molécules volatiles de Pluton, comme le méthane et l’azote, font régulièrement le chemin jusqu’à Charon et sont prises au piège par son attraction gravitationnelle.

À l’heure actuelle, l’hémisphère nord de Charon est illuminé par l’été tandis que son sud est dans la nuit de l’hiver. Depuis que la sonde New Horizons a renvoyé de spectaculaires images du pôle Nord de la lune, l’année dernière, les chercheurs ont spéculé que sa teinte rougeâtre était produite par du méthane capturé et converti en composés appelés tholins, des molécules produites lorsque des hydrocarbures simples sont décomposés par des radiations.

Une mosaïque d’images (clic pour agrandir) obtenues par la sonde New Horizons à l’approche de la plus grande lune de Pluton, Charon, en juillet 2016. (NASA / université Johns Hopkins – Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute)

C’est probablement ce qui se passe sur la lune de Saturne, Titan, où le méthane dans sa haute atmosphère est converti en tholins qui tombe sur la surface, lui conférant une teinte rouge-orangé. Mais personne ne l’avait calculé pour voir si cela était possible sur Charon. En étant aux confins du système solaire, elle reçoit des quantités très faibles de soleil, même en été et, de plus, on ne savait pas si elle pouvait accumuler assez de méthane.

Alors Will Grundy de l’observatoire Lowell en Arizona et son équipe ont modélisé les conditions thermiques de Charon, incorporant les mesures de méthane découlant de Pluton, réalisées par la mission New Horizons, et son orbite autour du soleil.

Ils ont constaté qu’au cours des hivers de Charon, lorsque le pôle était plongé dans l’obscurité complète, les températures étaient assez froides pour fixer de la glace de méthane sur le pôle (cette glace est ainsi plus épaisse près du pôle).

Les plus énergétiques des photons de la matière imprégnant le système solaire, appelée le milieu interplanétaire, convertissent une partie de ce méthane en molécules légèrement plus lourdes, moins volatiles et riches en azote.

Donc, quand l’hiver se termine et que le rayonnement ultraviolet du soleil atteint la surface glacée de Charon, la plupart de ce méthane emprisonné se sublime pour s’échapper. Mais les produits moins volatils restent fixés assez longtemps pour que le rayonnement solaire ait le temps de les convertir en tholins. Selon l’estimation des chercheurs, ce serait environ 30 centimètres de tholins qui serait produit ainsi chaque milliard d’années.

Si le pôle n’est pas complètement noir de tholins, toujours selon les chercheurs, c’est que des composés doivent se mélanger avec de la poussière de glace et mixée dans les premiers mètres de glace d’eau par des impacts de micrométéorites, diluant ainsi sa couleur.

Les tholins seraient également responsables des taches rouges de Pluton et une autre de ses lunes, Nix, en porte une belle (de tache) de sorte que ce même processus pourrait également être à l’oeuvre.

Nix ressemble à un gros bonbon et Hydra à une grosse mitaine (NASA/JHUAPL/SWRI)

L’étude publiée dans Nature : The formation of Charon’s red poles from seasonally cold-trapped volatilesThe formation of Charon’s red poles from seasonally cold-trapped volatiles.