Des scientifiques découvrent une molécule mystérieuse sur Pluton et Titan, la lune de Saturne : ‘Nous ne pouvons pas dire ce que c’est’
Le télescope spatial James Webb (JWST) a détecté une signature chimique identique et inexpliquée sur deux mondes distinctement différents, la lune brumeuse de Saturne, Titan, et la planète naine Pluton, et les scientifiques ne parviennent pas encore à identifier ce qui la provoque.
« C’est plutôt mystérieux », a déclaré Bruno Bezard de l’Observatoire de Paris, auteur principal de l’étude acceptée pour publication dans Astronomy & Astrophysics. « Nous ne pouvons pas dire ce que c’est. »
Une empreinte commune
Le mystère a commencé lorsque Bezard a repéré un signal inhabituel dans les observations de Titan de novembre 2022, réalisées avec les instruments NIRSpec et MIRI de Webb. La caractéristique est apparue à la longueur d’onde de 5 microns dans le domaine infrarouge, une région où les glaces simples et les composés connus ne produisent pas un tel signal. Deux instruments différents ont confirmé que la caractéristique était réelle, et non un artefact matériel.
Bezard a contacté son collègue Emmanuel Lellouch pour vérifier si Pluton, qui partage une atmosphère similaire d’azote et de méthane, montrait quelque chose de comparable dans les observations de mai 2023. C’était le cas, la même signature exacte est apparue sur la planète naine, à des milliards de kilomètres de distance.
Le témoin crucial était Ganymède, la plus grande lune de Jupiter, qui manque d’atmosphère d’azote et de méthane. Elle n’a montré aucun signal de ce type, confirmant que le composé est lié à la chimie atmosphérique plutôt qu’à une caractéristique de surface universelle.
Pas un biosignature, mais quelque chose de nouveau
Les chercheurs soulignent que la molécule mystérieuse n’est pas un signe de vie. Elle se forme plutôt par photochimie prébiotique, la lumière ultraviolette du soleil décomposant l’azote moléculaire (N2) et le méthane (CH4) dans les hautes atmosphères des deux mondes. Les fragments réactifs se reassemblent en composés organiques complexes qui finissent par se condenser et « neiger » sur la surface.
Les allènes, une famille d’hydrocarbures, sont actuellement les principaux candidats. Ces composés présentent de fortes bandes d’absorption dans la gamme des 5 microns où le signal mystérieux apparaît. Cependant, seuls les allènes les plus simples ont des spectres entièrement catalogués. Il est possible qu’un variant plus complexe, ou un mélange de plusieurs composés de type allène, produise la caractéristique observée.
Alternativement, le signal pourrait provenir d’une molécule connue dont l’empreinte spectrale s’est déplacée en raison d’interactions avec d’autres glaces qui n’ont pas encore été entièrement caractérisées en laboratoire.
Comment savons-nous qu’il se trouve à la surface ?
Plusieurs éléments de preuve indiquent une origine de surface plutôt qu’atmosphérique. Un disque scanné de Titan a montré un affaiblissement du signal du centre vers le limbe, le schéma attendu pour une source de surface. Pour Pluton, l’atmosphère est trop mince pour produire la profondeur d’absorption observée, faisant de la surface le seul emplacement plausible.
L’absence du signal sur Ganymède renforce le mécanisme : le composé nécessite une atmosphère d’azote et de méthane pour se former, puis se dépose sur la surface où il s’accumule.
Quelle est la prochaine étape
De nouvelles observations du JWST sont déjà en cours d’analyse. En cartographiant la signature à travers la surface de Titan au fur et à mesure de sa rotation, les chercheurs espèrent relier la molécule mystérieuse à des caractéristiques géologiques spécifiques, peut-être les champs de dunes riches en matière organique qui couvrent de grandes parties de la lune.
La réponse ultime pourrait venir de la mission Dragonfly de la NASA, un rotorcraft de la taille d’une voiture qui doit être lancé en 2028 et arriver sur Titan au milieu des années 2030. Dragonfly embarquera un spectromètre de masse capable de « goûter » les molécules organiques à la surface de Titan, identifiant potentiellement le ou les composés exacts responsables de l’observation troublante de Webb.
« C’est toujours excitant quand on découvre quelque chose qui n’a jamais été vu auparavant », a déclaré Bezard. « C’est vraiment la plus belle partie de notre travail. »
L’étude est disponible en prépublication sur arXiv.