Le club autrefois exclusif des objets du système solaire qui hébergent les océans est de plus en plus fréquenté. Mercredi, Nature a publié un article prouvant que la lune de Saturne, Mimas, possède un océan souterrain sous sa croûte fortement cratérisée. La preuve de cet océan se présente sous la forme de bizarreries orbitales qui semblent impossibles à expliquer par autre chose que la présence d’un océan.
Un look solide
Parmi les sept lunes majeures de Saturne, Mimas orbite le plus près de la planète, prenant moins d’une journée pour terminer son orbite. C’est également la plus petite des grandes lunes, avec un diamètre d’un peu moins de 400 kilomètres (environ 250 miles). Malgré sa petite taille, Mimas abrite le deuxième plus grand cratère de toutes les lunes du système solaire. Le cratère Herschel domine la surface de la lune, lui donnant une apparence évoquant l’étoile de la mort.
Même en dehors d’Herschel, la surface de la Lune est fortement criblée de cratères, ce qui suggère qu’elle est restée statique pendant la majeure partie de son histoire. Cela contraste fortement avec des lunes comme Europe et Encelade, où les océans souterrains permettent un remodelage constant de leurs surfaces, leur laissant des histoires de cratères beaucoup plus clairsemées. Mimas semblait donc être un très mauvais candidat pour accueillir un océan.
Pourtant, certaines bizarreries signifiaient qu’un océan ne pouvait être exclu. En raison de sa proximité avec Saturne, la Lune est verrouillée par les marées sur la planète, de sorte que sa rotation est synchronisée avec son orbite, et une face de la Lune fait constamment face à la surface de la planète. Les données de la mission Cassini indiquent cependant que la synchronisation n’est pas exacte. De légères oscillations dans la rotation signifient qu’après quelques orbites, la rotation est légèrement plus rapide ; après d’autres, il a ralenti.
Une explication possible à cela est la présence d’un océan souterrain. Mais une alternative est que le noyau rocheux de Mimas a une forme étrange, créant une opportunité pour l’attraction gravitationnelle de Saturne et des autres lunes de le serrer de manière quelque peu différente à chaque orbite. L’absence de géologie de surface susceptible de faire allusion à un océan sous-jacent semble plaider en faveur de cette dernière option.
Mais en 2022, des chercheurs ont calculé la quantité d’énergie qui serait générée par les forces de marée agissant sur Mimas et ont découvert qu’elle devrait suffire à faire fondre une quantité substantielle de glace de la Lune, produisant ainsi un océan souterrain. Bien que convaincantes, les preuves étaient basées sur un calcul plutôt que sur des indices tirés des observations de Mimas lui-même.
Bizarrerie orbitale
Cela nous amène au nouvel article, rédigé par une petite équipe de scientifiques européens qui se sont concentrés sur un aspect différent de la mécanique orbitale de Mimas, en utilisant à nouveau les données de Cassini. Mimas a une orbite elliptique autour de Saturne et, au fil du temps, le grand axe de l’orbite se déplace par rapport à Saturne. Cela est également dû aux forces gravitationnelles générées par la planète et d’autres lunes et constitue un moyen totalement indépendant d’estimer à quoi devrait ressembler l’intérieur de la lune.
Encore une fois, un noyau rocheux de forme étrange correspondait aux changements orbitaux que nous avons observés. Mais si vous essayez de concevoir un noyau rocheux cohérent avec les oscillations orbitales et rotationnelles, les choses deviennent vraiment étranges. Le noyau devrait être un disque oblong en forme de crêpe, avec une forme si extrême que le bord du disque dépasserait de la surface glacée de la lune à ses deux extrémités. Comme le notent sèchement les chercheurs, « cela est incompatible avec les observations ».
Un océan semble être une bien meilleure option. Les chercheurs ont estimé l’étendue de l’océan et ont constaté qu’elle correspondait à peu près à l’estimation ci-dessus basée sur le réchauffement des marées.
Alors pourquoi ne voyons-nous pas de signes de cet océan à la surface de la Lune ? Les chercheurs partent des conditions et de l’orbite actuelles et projettent l’histoire de Mimas dans le temps, en estimant la quantité d’énergie libérée par les forces de marée. Ces calculs montrent que l’océan n’aurait pas existé il y a 25 millions d’années : il n’y avait tout simplement pas assez de chaleur générée. Selon la nature du noyau de Mimas, il pourrait avoir vu le jour il y a seulement 3 millions d’années.
Une explication de l’apparition actuelle de l’océan est que Mimas a eu des interactions avec d’autres lunes qui ont augmenté l’excentricité de son orbite et ainsi augmenté les forces de marée. Alternativement, si les anneaux de Saturne sont aussi récents que certaines études le suggèrent (une affirmation qui reste controversée), alors les événements qui ont conduit à la formation des anneaux pourraient également avoir influencé l’orbite de Mimas.
On ne sait pas exactement quel type de données nous aidera à démêler ces possibilités. Mais il est clair que les astronomes sont désormais bien motivés pour essayer de réfléchir à des choses qui pourraient aider.
Nature2024. DOI : 10.1038/s41586-023-06975-9 (À propos des DOI).