Le mystère des taches blanches de Cérès : des sels dans la brume

Des scientifiques pensent avoir déterminé la nature des fameuses taches détectées sur la planète naine grâce aux données fournies par la sonde Dawn.

L’énigme date de plus de dix ans. En 2003 et 2004, le télescope spatial Hubble détectait de vagues taches claires à la surface de la planète naine Cérès, située dans la ceinture des astéroïdes entre Mars et Jupiter. Lorsque Dawn, sonde envoyée par la NASA, s’est mise en orbite autour de Cérès au mois de mars, on espérait bien en savoir davantage sur les taches en question, mais au lieu de s’éclaircir, le mystère restait entier.

Les taches s’avéraient plus complexes, plus nombreuses (on en a dénombré plus de 130) et réparties sur une grande partie de la surface de Cérès, la plupart du temps à l’intérieur d’un cratère. Plusieurs théories s’affrontaient pour les expliquer : sels, glace, certaines formes d’argile, et même cryovolcans (volcans qui expulsent de l’eau ou d’autres « liquides » à la place de la lave) avaient été évoqués…

Ceux qui s’attendaient à une réponse rapide ont dû prendre leur mal en patience : les données envoyées par Dawn n’ont pas apporté de réponse immédiate, sinon que les cryovolcans semblaient éliminés de l’équation. En revanche, en juillet, la NASA révélait l’existence d’une sorte de brume située au-dessus de certaines taches. La brume en question n’apparaissait que lors de l’ensoleillement maximum du lieu, le « midi » local.

Cérès cratère Occator

Cette image du cratère Occator en fausses couleurs montre les différences de composition de la surface de Cérès (Source : NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

En utilisant les données transmises par Dawn, une équipe de scientifiques emmenée par Andreas Nathues, de l’Institut Max Planck de recherche sur le système solaire (Allemagne) a réalisé une étude (parue dans la revue Nature) qui permet d’expliquer la présence des fameuses taches.

Les éléments reçus permettent en effet d’identifier avec une forte probabilité un certain type de sels, de l’hexahydrite (une forme de sulfate de magnésium hydraté), mélangé à des morceaux de rocher et d’eau gelée. Ce seraient donc ces sels qui refléteraient la lumière du soleil, bien davantage que les rocs et poussières environnants.

Mais pourquoi ne voit-on ce composé qu’à l’intérieur des cratères ? Pourquoi y a-t-il de la brume au-dessus ? « Nous n’avons pas encore une image complète », reconnaît Andreas Nathues. Il semble cependant probable que la brume en question soit le produit de l’évaporation de glace salée au sulfate de magnésium se trouvant sous la surface.

Sous les effets des rayons solaires à leur plus forte intensité (vers midi), une partie de la glace passerait directement de l’état solide à l’état gazeux (ce que l’on nomme sublimation). En s’évaporant, l’eau laisserait derrière elle les fameux sels, reflétant davantage les rayons solaires, et qui expliqueraient donc l’existence des taches blanches.

Les scientifiques pensent également que les zones où l’on peut voir ces sels ont été exposées par les impacts d’astéroïdes qui ont formé les cratères.

Ce qui ressort de tout cela impacte la composition même de Cérès. Elle aurait donc une couche de glace d’eau contenant une forte proportion de sels, notamment d’hexahydrite. Une saumure gelée qui serait isolée des rayons solaires par une couche de poussières et de rocs. Lorsque des astéroïdes frappent Cérès, ils creusent alors des cratères qui « déterrent » en leur centre la couche glacée, qui est alors suffisamment exposée pour pouvoir se sublimer lorsque les rayons solaires la frappent… et le processus de formation des plaques de sels peut alors s’enclencher. Andreas Nathues confirme : « La nature globale des taches lumineuses de Cérès suggère que ce monde a une couche sous sa surface qui contient de la glace de saumure. »

Mieux encore, le fait qu’il y ait encore formation de brume suggère que ces zones sont géologiquement récentes, sinon la totalité de l’eau contenue dans les zones brillantes se serait évaporée depuis longtemps. « C’est une indication forte que ces dépôts sont jeunes et qu’il y a des processus géologiques actifs sur Cérès », confirme à Popular Science la géologue Carol Raymond, de l’équipe de Dawn.

Les données de Dawn ont également permis d’éclairer le passé de Cérès. Dans une seconde étude, publiée également dans Nature, une équipe a découvert des argiles riches en ammoniac à la surface de la planète naine. Pour Maria Cristina De Sanctis, de l’institut national d’astrophysique de Rome, auteur principal de l’article, « la présence de spécimens contenant de l’ammoniac suggère que Cérès est composée de matériaux qui se sont agglomérés dans un environnement où l’ammoniac et l’azote étaient abondants. Par conséquent, nous pensons que ces matériaux proviennent de l’extérieur froid du système solaire ». Cérès aurait donc pu se former ailleurs, probablement à l’extérieur de l’orbite de Neptune.

Il s’agit cependant d’une hypothèse. Cérès aurait très bien pu se former là où elle se trouve aujourd’hui, mais cela voudrait dire qu’elle a ensuite reçu une quantité importante de matériaux venus, eux, de l’extérieur du système solaire. Dans tous les cas de figure, la planète naine à une part d’exotisme… en plus de ses taches blanches.

Source : Le Nouvel Observateur

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « Initiation à l’astronomie » et « Promenade spatiale au fil des ondes« , ainsi que la page Astronomie/Physique.

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