Les astronomes américains ont trouvé une explication au motif régulier des "rayures de tigre" sombres ou fractures dans la région polaire sud d'Encelade. Un jeu de forces unique à cette lune glacée de Saturne.
Photo ci-dessus :les "rayures de tigre" dans la région polaire sud d'Encelade. De droite à gauche sont Alexandrie, Le Caire, Bagdad, Damas et 'E'. Cette dernière désignation n'est pas officielle. (NASA/ESA/JPL/SSI)
Les "rayures de tigre" ont été découvertes en 2005 par la sonde spatiale américaine Cassini et ont ensuite été nommées d'après des lieux des contes arabes des Mille et Une Nuits. Il s'agit de cinq fractures d'environ 130 kilomètres de long, deux kilomètres de large et 500 mètres de profondeur, qui sont à intervalles réguliers d'environ 35 kilomètres les unes des autres. De ces fractures s'échappent constamment des panaches ou des "rideaux" de vapeur d'eau, de cristaux de glace, d'azote et de composés organiques simples, faisant de ces fractures les structures les plus actives d'Encelade.
Geysers de vapeur d'eau, de cristaux de glace, d'azote et de composés organiques simples au-dessus des "rayures de tigre" dans la région polaire sud d'Encelade, photographiés par Cassini le 21 novembre 2009. (NASA/JPL)
Un schéma aussi régulier de fractures actives ne se produit sur aucun autre monde de glace du système solaire, et à ce jour, aucune recherche ou modèle informatique n'a été en mesure d'expliquer simultanément pourquoi ces fractures ont pris naissance uniquement au pôle Sud, pourquoi elles se produisent à intervalles réguliers. distants de 35 kilomètres et pourquoi ils sont uniques à Encelade. Mais selon Douglas Hemingway et ses collègues, leurs calculs, qu'ils ont publiés le 9 décembre dans Nature Astronomy publié, peut apporter une telle déclaration beaucoup plus proche.
Les gaz et les particules de glace s'échappant des fractures proviennent d'un océan souterrain qui s'étend probablement autour de toute la lune glaciaire. Les astronomes en ont déduit que les rayures de tigre sont des fractures ouvertes qui traversent la croûte de glace localement épaisse de 8 à 9 kilomètres au-dessus de cet océan souterrain. L'océan ne gèle pas parce qu'il est chauffé par les forces de marée. Et ils se produisent parce qu'Encelade n'est pas exactement sphérique et tourne autour de Saturne sur une orbite quelque peu elliptique.
En conséquence, l'Encelade de 500 kilomètres est étirée et comprimée à chaque orbite - en un jour et demi - et ce "pétrissage" produit de la chaleur en raison du frottement interne. La température dans cette zone est donc de 50 à 80 degrés plus élevée qu'ailleurs. Cependant, ce réchauffement varie dans le temps en raison des changements d'orbite d'Encelade. Le réchauffement des marées a toujours été (et est) le plus fort dans les régions polaires de cette lune, de sorte que la croûte de glace est toujours restée la plus mince ici. Et ce serait le moyen le plus simple de créer une faille dans ces régions polaires.
Selon Hemingway et ses collègues, cette rupture aurait pu survenir pendant une période où l'intérieur d'Encelade produisait moins de chaleur de marée et se refroidissait donc quelque peu. Le dessous de la croûte de glace a légèrement augmenté, augmentant la contre-pression de l'océan en dessous. Cela a créé des contraintes de traction dans la croûte de glace, qui sont devenues si importantes à l'un des pôles - où la coquille de glace avait toujours été la plus mince - que la glace s'est fendue à cet endroit. Dans ce cas-ci dans l'Antarctique, mais cela aurait tout aussi bien pu se produire dans l'Arctique. La fissure a commencé dans la partie supérieure de la croûte de glace et se serait propagée jusqu'à l'océan.
Après la formation de cette première faille, la contre-pression dans l'océan souterrain a diminué et la possibilité qu'une faille similaire se développe dans l'Arctique - ou ailleurs dans la croûte de glace - a disparu. Les chercheurs suggèrent que cette première faille était Bagdad Sulcus, qui passe directement au-dessus du pôle sud sélénographique d'Encelade. De plus, cette faille fait un angle de 30 degrés avec l'axe des forces de marée les plus fortes d'Encelade, ce qui fait que les déformations diurnes à l'intérieur ici sont proches du maximum et suffisamment grandes pour provoquer l'ouverture de la faille. Cela peut également expliquer l'orientation des rayures tigrées, à condition que la coquille de glace dans son ensemble ne se soit pas déplacée depuis leur formation.
La formation des autres fractures, selon la théorie des trois astronomes, aurait été une conséquence du numéro un. Après la formation de Bagdad, l'eau souterraine de l'océan s'est légèrement élevée et est entrée en contact avec le vide glacial de l'espace interplanétaire au sommet de la faille. L'eau a commencé à "bouillir" ou à s'évaporer et a également gelé en cristaux de glace qui ont provoqué des éruptions au-dessus de cette faille et le font toujours.
Ce processus turbulent, combiné au « rinçage » cyclique de la fracture remplie d'eau par les forces de marée, aurait également empêché Bagdad de geler à nouveau. Environ 90% des matériaux en éruption sont retombés à la surface d'Encelade. Il s'est principalement retrouvé sur les flancs de Bagdad et peut donc expliquer l'origine des deux crêtes de part et d'autre de ce rift. Selon les observations de Cassini, ces crêtes mesurent maintenant environ 100 mètres de haut et trois kilomètres de large.
Le matériau descendant régulièrement sur les flancs de Bagdad a augmenté le poids de ces flancs et a provoqué des contraintes de flexion dans la glace à de plus grandes distances de la fracture. À un moment donné, ces tensions sont devenues si fortes qu'elles ont également conduit à des divisions - à peu près à égale distance de Bagdad. C'est ainsi qu'auraient surgi Le Caire et Damas, tous deux situés à environ 35 kilomètres de Bagdad.
Cette distance était déterminée, entre autres, par l'épaisseur et les propriétés élastiques et thermiques de la croûte de glace. Selon les calculs des astronomes, une distance de 35 kilomètres est compatible avec une épaisseur de glace de 8 à 9 kilomètres, qui découle de la topographie, de la gravité et du mouvement polaire de l'Antarctique. Le moment de ces failles secondaires a été déterminé par le rythme des éruptions de Bagdad et la quantité de matériel qui est retombé sur les flancs de la faille. Les estimations donnent une période de près d'un million d'années.
Les deux failles secondaires sont également devenues actives, leurs éruptions ont donné lieu à des flancs surélevés qui ont plié la croûte de glace plus loin et ont finalement créé deux failles tertiaires. C'était Alexandrie et un rift non océanique incomplet, officieusement étiqueté "E" par les planétologues américains An Yin et Robert Pappalardo. Hemingway et ses collègues soulignent qu'un scénario de fracturation similaire a été suggéré pour expliquer l'espacement des volcans au-dessus des soi-disant points chauds. dans le manteau terrestre, bien qu'il s'agisse bien sûr de matériaux et de températures très différents.
Selon les astronomes, ce cycle de formation de fractures pourrait s'arrêter ou se terminer de diverses manières. Si une éruption devient trop faible, les contraintes de flexion dans la glace ne peuvent atteindre la valeur critique et au bout d'un certain temps provoquent l'éclatement de la glace au-delà. Et si le taux d'éruption diminue en raison de la création de fractures ultérieures, le risque de formation de fractures plus loin dans la ligne diminue également.
De plus, c'est un fait connu que l'épaisseur de la croûte de glace augmente plus loin du pôle sud d'Encelade, ce qui rend peut-être de toute façon la formation de fractures plus difficile. Et enfin, la gravité joue également un rôle important dans tout cela. Les rayures de tigre sont uniques à Encelade et ne se trouvent pas sur les plus grandes lunes de glace telles que Ganymède, Callisto et Titan. Selon les astronomes, c'est parce qu'en raison de la force de leur gravité, les forces horizontales dans la croûte de glace sont si importantes que la glace ne peut pas se fendre. Alors tout le monde écoute très attentivement et c'est pourquoi le dernier mot sur cette théorie n'aura pas été dit pour le moment.
Cet article a été initialement publié dans le magazine ZENIT. Lisez tout sur l'astronomie, la recherche spatiale, la météo et le climat dans le magazine ZENIT. Avec des articles de fond mensuels et les derniers développements scientifiques. Cliquez ici pour plus d'informations.
