Des révélations sur l'origine de Titan et de son atmosphère

- communiqué de presse

La sonde Cassini-Huygens (NASA-ESA) a révélé l'existence d'un déficit de certains composés volatils dans l'atmosphère de Titan. Un scénario d'évolution pourrait expliquer ces déficits. Les planétésimaux à l'origine de Titan auraient subit un réchauffement durant leur migration dans la sub-nébuleuse de Saturne entraînant une évacuation du monoxyde de carbone et de l'argon. Krypton et argon auraient été piégés, soit dans la nébuleuse primitive pendant la formation des planétésimaux à l'origine de Titan, soit dans le sol de Titan. Ce résultat obtenu par une équipe pluridisciplinaire conduite par un chercheur de l'Institut UTINAM (Observatoire de Besançon, INSU-CNRS, Université de Franche-Comté) est à paraître dans la revue "The Astrophysical Journal".

Image de Titan prise par la sonde Cassini lors de son survol le 2 juillet 2002. L'atmosphère en orangée est recouverte d'un brouillard de couleur légèrement pourpre. © NASA/JPL/Space Science Institute Les modèles thermochimiques prédisent que le carbone et l'azote existaient essentiellement sous formes de monoxyde de carbone (CO) et d'azote moléculaire (N₂) dans la nébuleuse primitive externe, site de formation de Saturne et des constituants de son satellite Titan. Les observations réalisées par la sonde Huygens (ESA-NASA) ont montré que l'atmosphère de Titan est principalement composée d'azote (N₂) et de méthane (CH₄) ce qui est contradictoire avec les modèles. En outre, une caractéristique étonnante de Titan, révélée par la sonde Huygens au cours de sa descente le 14 janvier 2005, est la déficience profonde de son atmosphère en gaz rares primordiaux tels que le xénon, le krypton et l'argon. La quasi absence des gaz rares dans l'atmosphère de Titan est étonnante puisque ces éléments chimiques ont été aisément détectés dans les atmosphères des planètes telluriques, ainsi que dans l'enveloppe de Jupiter.

Une équipe internationale(1), conduite par un chercheur français de l'Observatoire de Besançon et de l'institut UTINAM (INSU‐CNRS ; "Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules" ; Université de Franche‐Comté), vient de proposer un scénario de la formation de Titan qui explique les caractéristiques de son atmosphère. Ce scénario est en accord avec toutes les données disponibles, et en particulier les observations les plus récentes issues de la mission spatiale Cassini-Huygens.

Titan résulterait de l'accrétion de planétésimaux de glaces, initialement formés dans la nébuleuse primitive, et dont la composition aurait été profondément altérée suite à un réchauffement durant leur migration au sein de la sub-nébuleuse de Saturne(2). Le monoxyde de carbone et l'argon auraient ainsi été évacués des planétésimaux avant que ceux‐ci ne soient accrétés par le proto‐Titan.

La déficience en xénon et en krypton de l'atmosphère de Titan pourrait avoir été engendrée par deux mécanismes distincts, s'étant produits avant ou après la formation du satellite. Soit, ces gaz rares auraient pu être séquestrés par l'ion H3+ dans la nébuleuse primitive, impliquant alors la formation de planétésimaux appauvris en xénon et en krypton, qui auraient ensuite pris part à la formation de Titan. Soit, ces gaz rares auraient été accrétés par Titan, puis dégazés dans son atmosphère. Dans ce cas, le xénon et le krypton auraient par la suite été piégés dans une couche de clathrates(3) située à la surface du satellite.

Ce scénario, proposé par une équipe internationale composée de planétologues, de chimistes et de physiciens est une belle illustration de l'interdisciplinarité en planétologie.

Contact(s):

• Olivier Mousis, UTINAM
  olivier [dot] mousis [at] obs-besancon [dot] fr, 03 81 66 69 21

Les coordonnées ci-dessus peuvent avoir été mises à jour depuis la publication de cet article.