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Le 19 janvier 2006, la sonde spatiale New Horizons de la NASA a été lancée en direction des confins du système solaire, avec pour mission principale d’atteindre Pluton. Cet objectif a été atteint en 2015, permettant la collecte d’images d’une précision sans précédent grâce aux instruments de la sonde, rapprochée du mystérieux « planète naine ».
Les photographies obtenues ont révélé aux scientifiques des détails fascinants sur Pluton, dévoilant une atmosphère active qui pourrait être totalement différente de celles observées ailleurs dans le système solaire. Ces observations ont été confirmées et complétées récemment par les données recueillies en 2022 et 2023 par le télescope spatial James Webb.
Une étude publiée dans la revue Nature Astronomy par une équipe internationale dirigée par l’Université de Californie à Santa Cruz met en lumière la nature unique de l’atmosphère de Pluton. Le professeur Shi Chang, spécialiste en sciences terrestres et planétaires à cette université et auteur principal des recherches, a partagé des insights captivants à ce sujet.
Découverte d’une atmosphère dynamique sur Pluton
Les premières observations de Pluton réalisées avec le télescope James Webb ont révélé des phénomènes spectaculaires à sa surface :
- Cycles saisonniers réorganisant les dépôts de glace;
- Transferts de matière atmosphérique vers son principal satellite, Charon, un processus inédit dans notre système solaire;
- Une atmosphère très fine et froide, principalement composée de sublimations et condensations de glace de diazote, dioxyde de carbone et méthane.
Shi Chang explique que l’élément distinctif de cette atmosphère est son brouillard d’hydrocarbures qui refroidit activement l’atmosphère, contrairement à d’autres corps célestes dont les brouillards tendent à chauffer l’atmosphère. Cette dynamique est soumise à de fortes variations de pression dues à l’orbite longue et excentrique de Pluton.
En outre, l’atmosphère de Pluton est étonnamment dynamique, poussée principalement par les rayons solaires qui transforment les glaces de surface en gaz. Cependant, plusieurs questions perdurent :
- L’atmosphère s’effondrera-t-elle en s’éloignant du Soleil ?
- Quel rôle précis joue le brouillard dans ce phénomène, un facteur souvent négligé dans les études précédentes ?
Les données montrent que le brouillard module le bilan radiatif de l’atmosphère et doit être pris en compte pour des modèles futurs, notamment concernant la dynamique atmosphérique et les ondes qui pourraient en découler.
Un monde façonné par le brouillard
Le survol de Pluton par la sonde New Horizons en 2015 a dévoilé un univers au relief spectaculaire :
- Reliefs complexes comprenant bassins, montagnes et vallées;
- Activité géologique continue, avec des glaciers de diazote et de méthane;
- Une atmosphère chimiquement riche, contenant des composés volatiles comme le diazote, le méthane et le monoxyde de carbone.
Ces composés forment un brouillard atmosphérique similaire à celui autour de Titan, la lune de Saturne, résultant de réactions photochimiques complexes entre le méthane et le diazote. Shi Chang avait déjà proposé cette hypothèse en 2017, suggérant que la composition particulaire de ce brouillard rend l’atmosphère de Pluton unique dans le système solaire.
Les particules de ce brouillard absorbent le rayonnement ultraviolet et visible, se réchauffant, puis réémettent de l’énergie dans l’infrarouge moyen, ce qui contribue à un effet de refroidissement global de l’atmosphère.
Pluton, une fenêtre sur l’atmosphère primitive de la Terre
Selon Shi Chang, l’étude de cette atmosphère particulière offre une perspective précieuse sur l’environnement atmosphérique précoce de la Terre, probablement dominé par le diazote et des hydrocarbures :
- La composition du brouillard organique sur Pluton pourrait éclairer les conditions initiales qui ont rendu la Terre propice à la vie;
- Les effets refroidissants du brouillard pluto-nien pourraient expliquer l’impact de tels phénomènes sur le climat terrestre ancien;
- Ces recherches permettent de mieux comprendre la disponibilité des molécules organiques nécessaires à l’émergence de la vie.
Le lien entre ces études et la connaissance des premières étapes du développement atmosphérique terrestre souligne l’importance des observations de Pluton, enrichies aujourd’hui par le télescope James Webb.