Une nouvelle analyse de près de 1 000 mesures de grains de glace de l’anneau E de Saturne montre que les embruns salés d’Encelade gèlent et se fragmentent d’une manière plus complexe que ce que les planétologues pensaient auparavant.
« L’océan mondial d’Encelade se trouve sous une croûte de glace et au-dessus d’un noyau rocheux où la dissipation des marées est soupçonnée de stimuler l’activité hydrothermale », ont déclaré le Dr Frank Postberg de la Freie Universität Berlin et ses collègues.
« Par activité cryovolcanique, la lune éjecte des particules glacées dans l’anneau E de Saturne, qui est donc composé de particules de poussière glacée de taille micrométrique et submicrométrique provenant de l’océan souterrain d’Encelade. »
« De 2004 à 2017, l’analyseur de poussière cosmique (CDA) à bord du vaisseau spatial Cassini-Huygens de la NASA/ESA a enregistré les compositions individuelles de ces grains de glace avec son spectromètre de masse à ionisation par impact. »
« L’analyse des grains de l’anneau E par le CDA fournit des informations importantes sur la composition de l’océan souterrain, avec de bien meilleures statistiques par rapport aux données des rares et courtes occasions où Cassini a traversé le panache », ont-ils ajouté.
« Une analyse précédente des spectres d’anneaux CDA E a classé ces grains de glace en trois groupes de composition de base : les grains de glace de type 1 sont des grains de glace d’eau presque pure et présentent des caractéristiques spectrales correspondant à l’eau et à des quantités de sous-parties par million (ppm) de sels de sodium ; les grains de glace de type 2 présentent des caractéristiques spectrales correspondant aux matières organiques contenues dans ces grains ; et les grains de glace de type 3 sont des grains de glace riches en sel indiquant une salinité nettement accrue. «
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont examiné les données spectrales collectées par l’instrument CDA à partir de 961 grains de glace de type 3.
Plutôt que de trouver une composition salée uniforme, ils ont identifié au moins cinq sous-types chimiques distincts, dominés diversement par le chlorure de sodium, le carbonate/bicarbonate de sodium, le phosphate de sodium, l’hydroxyde de sodium ou les sels de potassium.
« Encelade fait en fait une grande partie du travail pour nous en préparant des échantillons pour analyse, ce qui demande généralement beaucoup d’efforts dans les laboratoires chimiques sur Terre », a déclaré le Dr Postberg.
« Les constituants océaniques sont séparés les uns des autres et simultanément concentrés en particules de glace individuelles. »
Pour expliquer cette ségrégation, les scientifiques ont gelé des gouttelettes d’eau de mer simulée d’Encelade fabriquées en laboratoire à des taux contrôlés, puis ont cartographié la distribution de sel qui en résulte.
Ils ont découvert qu’une congélation lente (en dessous d’environ 20 K par minute) dans des gouttelettes relativement grosses – des dizaines à des centaines de micromètres de diamètre – provoque la cristallisation séparée de différents sels, bien plus gros que les grains de glace d’environ 1 à 2 micromètres réellement détectés dans le panache.
La modélisation thermodynamique du processus de congélation a confirmé ce schéma, montrant que les phosphates, les carbonates et les chlorures précipitent à des températures nettement différentes.
Cela signifie que les grains de panache d’Encelade se forment probablement selon un processus en deux étapes : de plus grosses gouttelettes salées gèlent d’abord lentement à l’intérieur des évents glacés sous la surface de la lune, séparant leur contenu minéral, et ne sont ensuite brisées qu’en fragments plus petits et chimiquement purs observés par Cassini.
Les résultats suggèrent que l’échantillonnage de grains de glace individuels – plutôt que l’analyse de matériaux de panache en vrac – sera essentiel pour les futures missions cherchant à comprendre la chimie et l’habitabilité potentielle de l’océan caché d’Encelade.
« C’est une excellente nouvelle dans la recherche de la vie », a déclaré le Dr Postberg.
« Les futurs vaisseaux spatiaux devront analyser de nombreuses particules de glace individuelles dans le panache. »
« Mais s’ils en rencontrent une contenant du matériel microbien, ils pourraient identifier les biosignatures dans la particule relativement facilement avec la technologie déjà disponible. »
