La sonde New Horizons a délivré de superbes images de Pluton lors de son passage à proximité, notamment des immenses glaciers qui recouvrent une partie de sa surface. Des chercheurs du CNRS en ont décrypté les mystères.

Jusqu'à présent, la répartition de ces différentes glaces sur Pluton restait inexpliquée. Pour mieux comprendre les processus physiques à l'œuvre sur Pluton, les chercheurs ont développé un modèle thermique de la surface de la planète naine capable de simuler les cycles de l’azote, du méthane et du monoxyde de carbone sur des milliers d'années. Ils ont ensuite comparé ce modèle aux observations fournies par la sonde New Horizons. Leur modèle montre que c'est l'équilibre solide-gaz de l'azote qui permet de le piéger sous forme de glace dans Sputnik Planum. Au fond de ce bassin, la pression de l'atmosphère - et donc de l’azote gazeux - est plus forte, et la température est plus élevée qu’à l’extérieur, ce qui permet à l’azote de s’y condenser en glace4. Les simulations montrent que la glace d'azote s'accumule inévitablement dans le bassin, formant ainsi un réservoir d'azote permanent tel qu’observé par New Horizons.

Les simulations numériques décrivent également le cycle du méthane et du monoxyde de carbone. Du fait de sa volatilité proche de celle de l'azote, la glace de monoxyde de carbone est entièrement séquestrée avec l'azote dans le bassin, conformément aux détections de New Horizons. Quant à la glace de méthane, sa plus faible volatilité aux températures régnant sur Pluton lui permet de son côté d'exister ailleurs que dans le glacier de Sputnik Planum. Le modèle montre en effet que du givre de méthane pur couvre de façon saisonnière les deux hémisphères, en accord avec les données de New Horizons.

Ce scénario montre qu’il n'y a pas besoin de connexion avec un réservoir d'azote interne pour expliquer la formation du glacier de Sputnik Planum, comme le suggéraient de précédentes études. Ce sont des principes physiques bien connus qui sont à l'origine de ce cocktail de glace sur Pluton et de sa spectaculaire activité, une des plus étonnantes du système solaire. Les chercheurs prédisent également que la pression atmosphérique est actuellement à son maximum saisonnier5 et qu’elle va diminuer dans les prochaines décennies, tandis que les givres saisonniers tendront à disparaître6.

1-Ces travaux sont soutenus par le CNES.
2-La sublimation est le passage de l’état solide à l’état gazeux.
3-L’hémisphère sud n'a pu être observé par New Horizons car il était plongé dans la nuit.
4-Ce mécanisme simple est aussi observé sur Mars (voir dernière figure).
5- L'année sur Pluton dure 248 années terrestres.
6-Le glacier est à peine modifié par le cycle saisonnier.

http://www.insu.cnrs.fr/node/5995