L'équipe de recherche, dirigée par la chercheuse associée Lauren Schurmeier, qui comprend également Gwendolyn Brouwer, candidate au doctorat, et Sarah Fagents, directrice associée et chercheuse, à l'Institut de géophysique et de planétologie d'Hawaï (HIGP) de l'École des sciences et technologies de l'océan et de la terre (SOEST) de l'UH Mānoa, a observé dans les données de la NASA que les cratères d'impact de Titan sont des centaines de mètres moins profonds que prévu et que seulement 90 cratères ont été identifiés sur cette lune.
« C'est très surprenant car, en nous basant sur les autres lunes, nous nous attendons à voir beaucoup plus de cratères d'impact à la surface et des cratères beaucoup plus profonds que ceux que nous observons sur Titan », a déclaré Schurmeier. « Nous avons réalisé qu'une caractéristique propre à Titan devait les rendre moins profonds et les faire disparaître relativement rapidement. »
Pour enquêter sur ce qui pourrait se cacher derrière ce mystère, les chercheurs ont testé dans un modèle informatique comment la topographie de Titan pourrait se détendre ou rebondir après un impact si la coquille de glace était recouverte d'une couche de glace isolante de clathrate de méthane, une sorte de glace d'eau solide avec du gaz méthane emprisonné dans la structure cristalline.
Comme la forme initiale des cratères de Titan est inconnue, les chercheurs ont modélisé et comparé deux profondeurs initiales plausibles, basées sur des cratères d'apparence récente de taille similaire sur une lune glacée de taille similaire, Ganymède.
« En utilisant cette approche de modélisation, nous avons pu limiter l'épaisseur de la croûte de clathrate de méthane à 5 à 10 kilomètres [environ 3 à 6 miles] car les simulations utilisant cette épaisseur ont produit des profondeurs de cratère qui correspondaient le mieux aux cratères observés », a déclaré Schurmeier.
« La croûte de clathrate de méthane réchauffe l'intérieur de Titan et provoque une relaxation topographique étonnamment rapide, ce qui entraîne un rétrécissement du cratère à un rythme proche de celui des glaciers chauds à déplacement rapide sur Terre. »
Atmosphère riche en méthane
L'estimation de l'épaisseur de la couche de glace de méthane est importante car elle peut expliquer l'origine de l'atmosphère riche en méthane de Titan et aide les chercheurs à comprendre le cycle du carbone de Titan, le « cycle hydrologique » basé sur le méthane liquide et le changement climatique.
« Titan est un laboratoire naturel pour étudier la manière dont le méthane, un gaz à effet de serre, se réchauffe et circule dans l'atmosphère », a déclaré Schurmeier. « Les hydrates de clathrate de méthane de la Terre, que l'on trouve dans le pergélisol de Sibérie et sous le fond marin de l'Arctique, déstabilisent actuellement le sol et libèrent du méthane. Les leçons tirées de Titan peuvent donc fournir des informations importantes sur les processus qui se déroulent sur Terre. »
Structure de Titan
La topographie observée sur Titan prend tout son sens à la lumière de ces nouvelles découvertes. Et les contraintes sur l'épaisseur de la croûte de glace de clathrate de méthane indiquent que l'intérieur de Titan est probablement chaud, et non froid, rigide et inactif comme on le pensait auparavant.
« Le clathrate de méthane est plus résistant et plus isolant que la glace d'eau ordinaire », a déclaré Schurmeier. « Une croûte de clathrate isole l'intérieur de Titan, rend la coquille de glace d'eau très chaude et ductile, et implique que la coquille de glace de Titan est ou était en convection lente. »
« Si la vie existe dans l'océan de Titan sous l'épaisse couche de glace, tout signe de vie (biomarqueur) devrait être transporté vers la couche de glace de Titan, là où nous pourrions y accéder plus facilement ou les observer lors de futures missions », a ajouté Schurmeier. « Cela est plus susceptible de se produire si la couche de glace de Titan est chaude et soumise à la convection. »
La mission Dragonfly de la NASA vers Titan, dont le lancement est prévu en juillet 2028 et l'arrivée en 2034, donnera aux chercheurs l'occasion d'observer de près cette lune et d'étudier plus en détail sa surface glacée, notamment un cratère nommé Selk.
Plus d'informations : Lauren R. Schurmeier et al., Rapid Impact Crater Relaxation Causée par une croûte isolante de clathrate de méthane sur Titan, The Planetary Science Journal (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad7018
Par l'Université d'Hawaï à Manoa
Fourni par l'Université d'Hawaï à Manoa
