Deux parfums composent la brume de Pluton

Résultat scientifique Univers Océan Atmosphère

Pluton possède une fine atmosphère avec une pression à la surface de seulement un Pascal (100 000 fois moins que sur Terre). Elle se compose surtout de molécules d'azote avec ~0,5% de méthane. Les photons solaires ultraviolets dissocient les molécules de méthane et déclenchent de riches réactions chimiques organiques. Les petits hydrocarbures réagissent entre eux ainsi qu'avec l'azote pour former des composés organiques plus complexe et finalement des particules solides qui constituent la brume. La brume de Pluton a été découverte par la sonde New Horizons lors de son survol en 2015. Elle se présente sous la forme de dizaines de fines couches bleutées distribuées depuis la surface jusqu'à 500 km d'altitude.

Il a été montré que cette brume est très importante pour le chauffage et le refroidissement de l'atmosphère et la condensation des gaz. Ces processus dépendent fortement de la taille des particules. Une équipe de scientifiques, dirigée par un chercheur postdoctoral du CNRS au Laboratoire de météorologie dynamique, rapporte les preuves observationnelles d'une distribution « bimodale » de la brume de Pluton, en utilisant des observations de la diffusion obtenues pour différents angles par les instruments à bord de New Horizons. Il est révélé que la brume de Pluton comporte deux types de particules : de petites particules sphériques avec des rayons de quelques dizaines de nanomètres et des agrégats duveteux de taille micronique. Cette découverte fournit des informations clés sur les processus exotiques de formation de la brume organique. L’analyse de la distribution bimodale indique un changement rapide près du niveau de pression de ~0,5 Pa, qui a également été proposé comme étant le niveau de la couche de brume détachée sur Titan, la lune de Saturne encore plus enveloppée de brume organique que Pluton. Autour de ce niveau de pression, les petites sphères qui sédimentent vers le bas entrent en collision et se collent les unes aux autres, et commencent à former des agrégats pelucheux et poreux. Le nombre d'agrégats augmente rapidement en raison de leur section transversale beaucoup plus grande que celle des sphères de masse équivalente. Cet état de transition est figé lorsque les particules de brume atteignent la surface de Pluton. Aucun autre processus n'est nécessaire pour former une telle distribution bimodale. La distribution bimodale de la brume de Pluton a des implications pour tous les mondes glacés et motive de nouvelles analyses des observations des brumes sur Titan et Triton (une lune de Neptune qui possède aussi une fine atmosphère d’azote).

La formation des brumes organiques sur Pluton © Carnegie Institution for Science/Katy Cain

En savoir plus

A bimodal distribution of haze in Pluto’s atmosphere – Nature communications

Fan, S., Gao, P., Zhang, X., Adams, D. J., Kutsop, N. W., Bierson, C. J., Liu, C., Yang, J., Young, L. A., Cheng, A. F., and Yung, Y. L.

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27811-6

Contact

Siteng Fan
Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) / Ecce Terra
François Forget
Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) / Ecce Terra