Les scientifiques ont combiné les données de la mission New Horizons de la NASA avec de nouvelles expériences de laboratoire et une modélisation de l’exosphère pour révéler la composition probable de la calotte rouge de Charon, la lune de Pluton, et comment elle a pu se former. Cette toute première description de l’atmosphère dynamique de méthane de Charon à l’aide de nouvelles données expérimentales donne un aperçu fascinant des origines de la tache rouge de cette lune, décrite dans deux articles récents. “Avant New Horizons, les meilleures images Hubble de Pluton ne révélaient qu’une tache floue de lumière réfléchie”, a déclaré Randy Gladstone de SwRI, membre de l’équipe scientifique de New Horizons. “En plus de toutes les caractéristiques fascinantes découvertes à la surface de Pluton, le survol a révélé une caractéristique inhabituelle sur Charon, une surprenante calotte rouge centrée sur son pôle nord.”
Peu de temps après la rencontre de 2015, les scientifiques de New Horizons ont proposé qu’un matériau rougeâtre de type “tholin” au pôle de Charon pourrait être synthétisé par la lumière ultraviolette décomposant les molécules de méthane. Celles-ci sont capturées après s’être échappées de Pluton, puis gelées sur les régions polaires de la lune pendant leurs longues nuits d’hiver. Les tholins sont des résidus organiques collants formés par des réactions chimiques alimentées par la lumière, dans ce cas, la lueur ultraviolette Lyman-alpha est diffusée par les molécules d’hydrogène interplanétaires.
“Nos résultats indiquent que des poussées saisonnières drastiques dans la fine atmosphère de Charon, ainsi que la décomposition par la lumière du givre de méthane qui se condense, sont essentielles pour comprendre les origines de la zone polaire rouge de Charon”, a déclaré le Dr Ujjwal Raut du SwRI, auteur principal d’un article intitulé “Charon’s Refractory Factory” dans la revue Science Advances. “Il s’agit de l’un des exemples les plus illustratifs et les plus frappants d’interactions surface-atmosphère observées jusqu’à présent sur un corps planétaire.”
L’équipe a reproduit de manière réaliste les conditions de surface de Charon au nouveau Center for Laboratory Astrophysics and Space Science Experiments (CLASSE) du SwRI afin de mesurer la composition et la couleur des hydrocarbures produits sur l’hémisphère hivernal de Charon lorsque le méthane gèle sous la lueur Lyman-alpha. L’équipe a introduit les mesures dans un nouveau modèle atmosphérique de Charon pour montrer que le méthane se décompose en résidus sur la tache polaire nord de Charon.
“Les expériences inédites de photolyse dynamique de notre équipe ont fourni de nouvelles limites sur la contribution du Lyman-alpha interplanétaire à la synthèse de la matière rouge de Charon “, a déclaré Raut. “Notre expérience a condensé du méthane dans une chambre à ultra-vide sous exposition aux photons Lyman-alpha pour reproduire avec une grande fidélité les conditions aux pôles de Charon.”
Les scientifiques du SwRI ont également développé une nouvelle simulation informatique pour modéliser la fine atmosphère de méthane de Charon.
Le modèle indique des pulsations saisonnières “explosives” dans l’atmosphère de Charon dues à des changements extrêmes des conditions au cours du long voyage de Pluton autour du Soleil”, a déclaré le Dr Ben Teolis, auteur principal d’un article connexe intitulé “Extreme Exospheric Dynamics at Charon : Implications for the Red Spot” dans Geophysical Research Letters.
L’équipe a introduit les résultats des expériences ultra-réalistes du SwRI dans le modèle atmosphérique afin d’estimer la distribution des hydrocarbures complexes issus de la décomposition du méthane sous l’influence de la lumière ultraviolette. Selon le modèle, les zones polaires génèrent principalement de l’éthane, une matière incolore qui ne contribue pas à la couleur rougeâtre.
“Nous pensons que le rayonnement ionisant du vent solaire décompose le givre polaire cuit par Lyman-alpha pour synthétiser des matériaux de plus en plus complexes et plus rouges responsables de l’albédo unique de cette lune énigmatique”, a déclaré Raut. “L’éthane est moins volatile que le méthane et reste gelé à la surface de Charon longtemps après le lever du soleil printanier. L’exposition au vent solaire peut convertir l’éthane en dépôts de surface rougeâtres persistants contribuant à la calotte rouge de Charon. “
“L’équipe est prête à étudier le rôle du vent solaire dans la formation du pôle rouge”, a déclaré le Dr Josh Kammer du SwRI, qui a obtenu un soutien continu du programme d’analyse de données New Frontier de la NASA.
