Le vaisseau spatial Cassini de la NASA est à la recherche d'oxygène atomique depuis son arrivée à Saturne. Il a découvert que de grandes fissures sombres autour de son pôle sud étaient chaudes et crachaient de la vapeur d'eau et des particules de glace. Cassini est prévu pour un deuxième look en 2008 quand il fera un autre survol de près.
L'oxygène atomique ne peut jamais être confondu avec un parfum coûteux. Mais tout comme un parfum persistant dans l'air d'une pièce vide offre des indices sur un occupant précédent, le nuage d'oxygène que le vaisseau spatial Cassini a rencontré à l'approche de Saturne s'est avéré être une carte de visite d'une autre présence céleste, la minuscule lune Encelade.
L'oxygène était le premier indice qui se passait beaucoup plus sous la surface glacée d'Encelade qu'il n'y paraissait au départ. Il a fallu un certain temps aux scientifiques pour comprendre le message. La recherche de la source d'oxygène les a conduits à un endroit le plus inhabituel du système solaire, un endroit qui peut posséder l'une des substances les plus rares et les plus recherchées de l'univers - l'eau liquide.
Maintenant vous le voyez, maintenant vous ne le faites pas
Le spectrographe d'imagerie ultraviolette de Cassini a fait son premier relevé de l'atmosphère de Saturne fin décembre 2003 alors que le vaisseau spatial approchait de la fin de son voyage de sept ans vers la planète annelée. Parallèlement à l'hydrogène attendu, longtemps connu pour être le principal composant du géant gazier, le spectrographe a détecté la présence d'oxygène. «Nous avons été les premiers à découvrir l'oxygène dans le système Saturne», explique le Dr Larry Esposito de l'Université du Colorado, chercheur principal pour l'instrument. Étant donné que les anneaux de Saturne sont faits principalement de glace d'eau, il n'était pas surprenant de trouver un ingrédient de l'eau, l'oxygène, dans l'atmosphère de Saturne, explique-t-il. L'oxygène qu'ils ont observé était sous forme d'atomes d'oxygène uniques, appelés oxygène atomique, comme celui de l'eau, H2O.
En janvier 2004, quand il a de nouveau regardé l'atmosphère de Saturne, il a trouvé une énorme bulle d'oxygène près de l'anneau le plus à l'extérieur de Saturne, l'anneau E. Puis quelques mois plus tard, une grande partie de l'oxygène avait disparu. «Ce qui était surprenant, c'est la quantité d'oxygène que nous avons vue et comment elle a changé», explique Esposito. "Ce fut le premier signe que quelque chose d'inhabituel se passait."
«Notre première idée était que les collisions entre de petites lunes dans les anneaux libéreraient de petites bouffées de glace et que la glace serait décomposée en ses atomes, dont l'un serait l'oxygène atomique», explique Esposito. "Nous avons émis cette hypothèse, mais l'idée ne semblait pas fonctionner."
Ce qui a fonctionné, c'est une multitude d'observations au printemps 2005 montrant que quelque chose de très étrange se passait sur Encelade, qui se produit juste en orbite dans l'anneau E, où le mystérieux nuage d'oxygène a été découvert pour la première fois. Le magnétomètre de Cassini a montré que la lune avait une atmosphère. Trop petit pour avoir suffisamment de gravité pour s'accrocher à une atmosphère pendant très longtemps, Encelade devait avoir une source régulière de gaz, comme des geysers, pour maintenir l'atmosphère. L'analyseur de poussière cosmique a détecté un flux de particules autour d'Encelade. Les scientifiques se sont demandé si ces particules pouvaient provenir de la lune ou de l'anneau E et si, peut-être, la lune elle-même pouvait être la source de particules de glace pour l'anneau E.
Les équipes scientifiques de Cassini étaient impatientes de voir de plus près. Les navigateurs de la mission ont repensé la trajectoire du vaisseau spatial pour le rapprocher d'Encelade plus que ce qui avait été prévu auparavant. «C'est un gros avantage d'une mission comme Cassini», selon Esposito. "Vous ne vous envolez pas une seule fois, vous pouvez faire un suivi lorsque quelque chose semble prometteur."
Prêt pour un gros plan
En juillet 2005, Cassini n'a navigué qu'à 175 kilomètres (109 miles) d'Encelade. Les instruments du vaisseau spatial ont révélé que les grandes fissures sombres, surnommées «rayures de tigre», sur le pôle sud de la lune étaient chaudes et crachaient de la vapeur d'eau et des particules de glace.
Le survol s'est produit juste au moment où une étoile se déplaçait derrière le pôle sud de la lune. «Alors que nous regardions la lune éteindre la lumière de l'étoile, le spectromètre a identifié l'oxygène», explique Esposito. «La lumière des étoiles a montré des molécules d'eau entre nous - le vaisseau spatial - et l'étoile. Il a montré un nuage d'eau localisé près d'Encelade. »
«Nous avons pu mesurer la forme du nuage, estimer la quantité d'eau qu'il contenait et la vitesse à laquelle il serait détruit et produirait de l'oxygène», explique Esposito. La quantité d'eau qu'ils ont vue, environ un million de tonnes, était exactement celle nécessaire pour fournir un nuage d'oxygène comme celui qu'ils avaient observé pour la première fois près de l'anneau E plus d'un an plus tôt. «Ce fut un résultat des plus agréables», explique Esposito. "Nous avons mesuré deux nouveaux phénomènes distincts et constaté qu'ils s'emboîtent."
Le mystère de l'oxygène atomique a été résolu. En même temps, sa source, le diminutif Encelade se révéla être complètement différent de la lune glaciale froide et morte qu'il aurait dû être. Aussi petit soit-il, il possède une source de chaleur interne et est géologiquement actif. Ses geysers jettent suffisamment de vapeur d'eau et de glace pour maintenir l'atmosphère de la lune, alimentent le vaste anneau E et se décomposent en nuages d'oxygène comme celui que Cassini a repéré pour la première fois sur le chemin de Saturne.
Selon les scientifiques, non loin de la surface blanche neigeuse de la lune se trouvent de grandes piscines d'eau liquide, chauffées par la même source de chaleur qui alimente ses geysers. Son potentiel en eau place Encelade dans un groupe d'élite de lieux où la vie pourrait exister. Le vaisseau spatial Cassini retournera en 2008 pour un autre look.
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Source d'origine: communiqué de presse NASA / JPL / SSI
