Cette impression d’artiste représente le vaisseau spatial Cassini de la NASA volant à travers un panache d’eau présumée jaillir de la surface de la lune de Saturne Encelade. Crédit : NASA
L’activité sismique pourrait donner aux scientifiques une idée de l’épaisseur de la glace enveloppant la lune et les océans qui se trouvent en dessous.
Les contraintes de marée peuvent causer des tremblements de glace constants sur SaturneLa sixième plus grande lune d’Encelade, un monde d’intérêt pour la recherche de la vie au-delà de la Terre, selon une nouvelle étude. Une meilleure compréhension de l’activité sismique pourrait révéler ce qu’il y a sous la croûte glacée de la Lune et fournir des indices sur l’habitabilité de son océan.
Encelade mesure environ 500 kilomètres de diamètre et est presque entièrement recouvert de glace. La Lune est près de 10 fois plus éloignée du Soleil que la Terre et sa surface brillante reflète la plupart des rayons du soleil, ce qui la rend très froide, mais les chercheurs ont longtemps spéculé que la glace recouvrait un océan liquide sous-jacent.
La lune subit probablement des forces de marée massives causées par Saturne et les autres lunes plus grandes de la planète, de la même manière que la Lune de la Terre provoque des marées sur Terre. Ces mouvements de marée à l’intérieur d’Encelade réchauffent son intérieur, fissurent la surface et pressent parfois de grands geysers de vapeur d’eau à travers des fissures notables appelées fractures de la bande de tigre.
La nouvelle étude a utilisé les observations des plates-formes glaciaires de l’Antarctique pour suggérer que les marées sur Encelade pourraient également provoquer de petits tremblements de glace dans les fractures de la lune, comme les tremblements de glace observés sur les calottes glaciaires flottantes de l’Antarctique.
Une image satellite du site d’étude de recherche sur la plate-forme de Ross en Antarctique (en haut) montre deux failles dans la glace dues aux marées montantes et descendantes. Des «fractures en bande de tigre» de taille similaire plissent la glace dans le terrain polaire sud d’Encelade, dans une image capturée par l’équipe d’imagerie Cassini. De la figure 1 de la nouvelle étude. Crédit : AGU/ JGR : Planètes
“[Moons like] ce sont des endroits qui sont passionnants parce qu’ils pourraient avoir de la vie », a déclaré Kira Olsen, géophysicienne à NasaCentre de vol spatial Goddard. Elle a dit que puisque l’on pense que la vie s’est d’abord développée dans nos océans, les océans liquides sous la glace d’autres mondes pourraient être un bon endroit pour rechercher la vie. La croûte glacée d’Encelade pourrait également protéger l’eau en dessous des radiations, la rendant plus habitable.
La nouvelle étude a été publiée dans le Journal of Geophysical Research : Planètes, le journal de l’AGU pour la recherche sur la formation et l’évolution des planètes, des lunes et des objets de notre système solaire et au-delà.
« Nous avons des idées sur l’épaisseur de la glace, mais nous n’avons pas d’observation directe. L’étude des séismes glaciaires est un moyen d’obtenir ces informations », a déclaré Olsen.
Marées intérieures
Pour en savoir plus sur la façon dont les fractures du tigre d’Encelade pourraient se déplacer, Olsen et ses collègues se sont tournés vers les plates-formes de glace flottantes en Antarctique comme l’analogue le plus proche sur Terre pour les types d’activité qu’ils voyaient sur Encelade. Ils pourraient ensuite utiliser leurs connaissances sur la façon dont certaines caractéristiques de la surface de notre planète produisent une activité sismique pour estimer le type d’activité sismique qui se produit sur la lune lointaine.
Les chercheurs ont analysé les données collectées par les sismomètres le long de la plate-forme de Ross sur le continent sud entre 2014 et 2016 et les ont comparées aux images satellites de la région. Ils ont porté une attention particulière à deux sismomètres placés à côté de grandes failles sur la plaque de glace.
Ils ont lié l’activité sismique aux contraintes se produisant le long de ces failles. La majorité des tremblements de glace sur la plate-forme de glace de Ross se sont produits lorsque les failles se séparaient, ce qui se produit lorsque les marées baissent.
Les plates-formes de glace flottant sur l’océan Austral de la Terre montent et descendent avec les marées, provoquant des fissures et des fractures. Les tremblements de glace se produisent le plus souvent lorsque les marées descendantes séparent les failles. Les modèles suggèrent que l’activité sismique sur Encelade correspond probablement aux marées à l’intérieur de la lune. De la figure 1 de la nouvelle étude. Crédit : AGU/ JGR : Planètes
Nous n’avons aucune mesure de l’activité sismique sur Encelade, mais Olsen et ses collègues ont créé des modèles qui comparent les types de fractures qu’ils ont vues à la surface de la lune avec celles de la plate-forme de Ross.
Ces modèles ont montré que la plus grande quantité d’activité sismique sur Encelade correspondait probablement aux marées. Le pic d’activité sismique se produit lorsqu’Encelade est à 100 degrés au-delà de l’approche la plus proche de Saturne au cours de son orbite. L’océan sous la glace à ce stade agit comme de l’eau à l’intérieur d’un ballon flottant. Les fractures de glace sont créées aux points les plus sollicités, là où le ballon se briserait.
Les tremblements de glace ne sont pas massifs le long de ces fissures, même aux périodes de pointe de stress. Olsen les décrit plutôt comme des « petits éclats et fractures presque continus ».
Mark Panning, un chercheur au Jet Propulsion Laboratory de la NASA qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude, a déclaré que si le Cassini vaisseau spatial a révélé que la lune est géologiquement active, il est difficile de dire comment cela se traduit par une activité sismique. “L’étude représente un moyen vraiment essentiel d’étudier à quoi pourrait ressembler la sismicité sur Encelade et d’autres mondes glacés activés par les marées en examinant les meilleurs analogues que nous puissions trouver sur Terre”, a-t-il déclaré.
Cette vue en coupe de la lune de Saturne Encelade est un rendu d’artiste qui décrit une activité hydrothermale possible qui pourrait avoir lieu sur et sous le fond marin de l’océan souterrain de la lune, sur la base des résultats de la mission Cassini de la NASA. Crédit : NASA/JPL-Caltech
Olsen a déclaré que les scientifiques devraient viser à placer des sismomètres à moins de 10 kilomètres de ces fractures dans toutes les futures missions à Encelade pour en savoir plus sur ce qui se passe ci-dessous.
“Ce n’est pas un endroit tranquille, mais c’est un très bon endroit pour étudier”, a-t-elle déclaré.
Plus d’informations sur l’activité sismique pourraient alors nous en apprendre davantage sur l’épaisseur de la croûte de glace sur Encelade. Pour l’instant, aucune mission vers Encelade n’est prévue, mais l’Agence spatiale européenne prévoit la mission JUICE vers l’un des Jupiterles lunes glacées, Europe.
Olsen a déclaré que des travaux similaires pourraient ensuite être menés sur Titan, la plus grande lune de Saturne, un monde également recouvert de glace qui peut cacher des océans liquides et qui est un autre choix de premier plan pour une vie extraterrestre potentielle. La mission Dragonfly de la NASA devrait visiter Titan en 2036.
“Ce genre de travail est l’un des meilleurs moyens d’essayer d’avoir une idée des comportements que nous pouvons voir sur un corps planétaire qui serait un endroit incroyable pour faire plus de science”, a déclaré Panning.
Référence : « Activité sismique projetée sur les fractures de la bande de tigre sur Encelade, Saturne, à partir d’une étude analogique des tremblements de Han Huang, Kelly M. Brunt, Sophia Zipparo, Hank M. Cole et Richard C. Aster, 21 mai 2021, Journal of Geophysical Research : Planètes.
DOI : 10.1029/2021JE006862
