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En 2015, la sonde New Horizons a découvert sur Pluton de spectaculaires montagnes aux sommets couverts de glace, ressemblant de façon frappante aux massifs terrestres. Un tel paysage n'avait jamais été observé ailleurs dans le Système solaire. Mais, alors que sur notre planète les températures atmosphériques diminuent avec l'altitude, sur Pluton, elles se réchauffent avec l'altitude, à cause du rayonnement solaire. D'où provient donc cette glace ?
A gauche, la région de "Cthulhu" près de l'équateur de Pluton et à droite, les Alpes sur Terre. Deux paysages identiques, créés par des processus très différents.
© NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
© Thomas Pesquet/ESA
Une équipe internationale, menée par des scientifiques du CNRS, a mené l'enquête. Ils ont d'abord déterminé que cette "neige" des montagnes de Pluton est en réalité faite de glace de méthane, un gaz présent sous forme de traces dans l'atmosphère de Pluton, à la manière de la vapeur d'eau sur Terre. Ensuite, pour comprendre comment un même paysage pouvait être produit dans des conditions aussi différentes, ils ont utilisé un modèle du climat de la planète naine. Celui-ci leur a permis de découvrir qu'en raison de sa dynamique particulière, l'atmosphère de Pluton est enrichie en méthane gazeux en altitude.
Par conséquent, ce n'est qu'au sommet des montagnes suffisamment hautes pour atteindre cette zone enrichie que l'air est assez chargé en méthane pour permettre sa condensation. Plus bas, l'air est trop pauvre en méthane pour que la glace puisse se former. Publiés dans Nature Communications, ces travaux pourraient aussi expliquer pourquoi les épais glaciers de méthanes observés ailleurs sur Pluton sont hérissés de spectaculaires crêtes escarpées, à la différence des glaciers d'eau, plats, terriens.
Sur Terre, la neige se condense en altitude, car l'air se dilate lors des mouvements ascendants et donc se refroidit (on perd ainsi 1°C tous les 100 m environ). Sur Pluton, la glace de méthane se forme sur le sommet des montagnes lorsqu'elles sont suffisamment hautes pour atteindre les hautes couches atmosphériques, plus chaudes et enrichies en méthane.
© Tanguy Bertrand et al.
Bibliographie:
Equatorial mountains on Pluto are covered by methane frosts resulting from a unique atmospheric process. Tanguy Bertrand, François Forget, Bernard Schmitt, Oliver White et Will Grundy. Nature Communications, le 13 octobre 2020. DOI:10.1038/s41467-020-18845-3.
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