Découverte de plusieurs volcans de glace sur une planète naine

Sur la planète naine Cérès, plus gros corps céleste de la ceinture d'astéroïdes, l'activité volcanique glacée pourrait être un phénomène récurrent plus qu'une mystérieuse anomalie. Selon de nouvelles observations publiées ce lundi dans Nature Astronomy, cette minuscule planète n'a cessé d'entrer en éruption au cours du dernier milliard d'années, bien que la quantité de matière ayant jailli de cette activité volcanique soit inférieure à celle des volcans sur Terre, Mars ou Vénus.

Si les preuves d'une activité volcanique à grande échelle sont intangibles, les scientifiques ignorent pour l'heure ce qui est à l'origine de ces éruptions.

« Nous ne savons pas exactement », affirme Ottaviano Ruesch de l'Agence spatiale européenne, qui n'a pas pris part à l'étude. « Une nouvelle mission spatiale vers cette planète naine nous le révélerait certainement. »

Étendue sur près d'un millier de kilomètres, Cérès est la seule planète naine de la ceinture d'astéroïdes, un ruban de roches cosmiques dispersées entre les orbites de Mars et de Jupiter. Depuis mars 2015, la sonde spatiale Dawn de la NASA est en orbite autour de cette planète glacée et circulaire, examinant sous toutes leurs coutures ses reliefs glacés et ses surprenantes taches lumineuses.

Or, plusieurs mois après sa mise en orbite, la sonde Dawn a remarqué quelque chose d'extrêmement étrange : une immense structure pyramidale de près de 4 000 mètres au-dessus de la surface couverte de cratères, semblable à un jeune volcan. Mais comment pourrait-il y avoir un volcan sur Cérès, une planète considérée comme « morte » d'un point de vue géologique ?

Plus déroutant encore, pourquoi n'y avait-il qu'un seul jeune volcan ? Après avoir tourné autour du soleil pendant 4,5 milliards d'années, pourquoi Cérès serait-elle soudainement devenue volcanique ?

DES VOLCANS DE GLACE

Les scientifiques ont baptisé cette structure Ahuna Mons, avant d'annoncer en 2016 qu'il s'agissait bel et bien d'un volcan. Plutôt que de cracher du feu et du soufre, il est probable qu'il rejette de la lave gelée faite de glaces, de sels ainsi que d'autres matériaux. Selon Ottaviano Ruesch, auteur d'un article ayant défini Ahuna Mons comme un cryovolcan, les températures sur Cérès sont trop froides pour permettre la fonte des roches.

« Les températures sont néanmoins suffisamment élevées pour faire fondre la glace », précise-t-il.

Si les éruptions volcaniques glacées peuvent paraître étranges, Ahuna Mons est loin d'être le seul cryovolcan du système solaire. Le cryovolcanisme a été aperçu sur les lunes Encelade, Europe et Triton et vraisemblablement sur d'autres objets cosmiques à l'extérieur du système solaire. Selon les scientifiques, ces éruptions seraient alimentées par la chaleur interne des corps qui, chez certaines lunes, est générée par les interactions gravitationnelles avec leur planète mère. Sur certains de ces mondes, en particulier Encelade et Europe, les geysers et les panaches de fumée produits par le cryovolcanisme en font des lieux privilégiés pour la recherche de vie extraterrestre, puisqu'ils exhument des matériaux issus de réservoirs enfouis potentiellement favorables à la vie.

Néanmoins, ce n'est qu'en 1989 que les scientifiques ont découvert ces formes d'activité cryovolcanique, lorsque la sonde spatiale Voyager a approché Triton et saisi des photos démontrant l'éruption de geysers glacés à la surface de la lune.

« Nous venons vraiment de très loin et sommes conscients que le cryovolcanisme est un phénomène bien plus répandu que l'on ne le pensait », reconnaît Rosaly Lopes du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui n'a pas participé à l'étude. « C'est plutôt déroutant car on ne comprend pas bien tous les rouages. »

MONTAGNE SOLITAIRE

Même chose pour Cérès, où aucun mécanisme clair n'a été mis au jour. Autre énigme, surtout au début : la solitude d'Ahuna Mons. Il s'agissait du seul sommet observé au cours de nombreux vols autour de la planète naine. Plus déconcertant encore, ce volcan aurait 200 millions d'années, ce qui est relativement jeune d'un point de vue géologique.

D'après Michael Sori, auteur de l'étude et professeur à l'université de l'Arizona, l'activité volcanique sur d'autres corps du système solaire déclinant généralement à mesure que leur cœur refroidit – à l'image des lunes de Vénus, de Mars et de la Terre –, cela semble dépourvu de sens que Cérès, âgée de 4,5 milliards d'années, soit soudainement devenue cryovolcanique en un claquement de doigt.

« Il est très compliqué d'expliquer comment Cérès, ou tout autre corps, qui ne présente aucune activité volcanique pendant les premiers 99 % de sa vie, s'est soudainement allumée hier, si l'on peut dire », ajoute-t-il. « Il doit y avoir un processus qui élimine les volcans les plus anciens. Peut-être que Cérès a été active d'un point de vue géologique tout au long de sa vie mais que d'anciennes structures se retrouvent balayées. »

En gardant cette hypothèse à l’esprit, Michael Sori et ses collègues ont traqué les structures susceptibles d'être des volcans anciens et déformés à la surface de Cérès. Selon des simulations, ces formations glacées auraient l'apparence de dômes assouplis ou de montagnes qui se seraient affaissées au fil du temps.

DES ÉRUPTIONS ANCIENNES

L'équipe a découvert près de 40 dômes cryovolcaniques potentiels. Suite à l'élimination de « suspects glacés » qui n'étaient pas des candidats sérieux, les scientifiques se sont arrêtés sur 22 dômes présentant des signes d'activité volcanique. Ahuna Mons est l'un d'entre eux. Les autres font entre 16 000 et 80 000 mètres de largeur et certains atteignent jusqu'à 4 000 mètres de hauteur. Selon les estimations provisoires de l'équipe, ils seraient âgés d'un peu moins d'un milliard d'années, mais ces appréciations demeurent délicates compte tenu de la taille relativement petite des dômes.

« Nous avons essayé de faire preuve de prudence en sélectionnant d'abord les dômes les plus jeunes, les plus vieux étant plus abîmés et difficiles à mesurer », explique M. Sori.

Selon ces observations, il se peut que Cérès ait vu se former un nouveau cryovolcan tous les 50 millions d'années en moyenne au cours du dernier milliard d'années

Cette découverte intrigue et ravit à la fois Rosaly Lopes : « Le fait qu'Ahuna Mons soit la seule structure cryovolcanique sur Cérès nous a toujours laissés perplexes », confie-t-elle.  « Ces travaux reposent sur l'idée selon laquelle ces dômes se poliraient sur de longues périodes et seraient, par conséquent, peu perceptibles. »

Bien que Cérès fasse l'objet d'une activité cryovolcanique continue depuis au moins un milliard d'années, les phénomènes d'éruption sont infimes en comparaison à ceux observés sur Terre, et bien inférieurs à ceux que nous soupçonnons sur Vénus et sur Mars.

D'un point de vue instinctif, cela fait sens. Le noyau de Cérès est loin d'être aussi chaud que celui des planètes proches du Soleil et la planète naine est presque seule au monde, perdue dans la ceinture d'astéroïdes. Le mécanisme ou la source d'énergie à l'œuvre derrière les éruptions de la froide et solitaire Cérès demeure un immense point d'interrogation que M. Sori et ses collègues ont bien l'intention de résoudre.

« Pour moi, il s'agit de la prochaine grande question à résoudre, à laquelle je n'ai pour l'heure pas de réponse parfaite. »