Le gel lent des gouttes de l'océan Encelade explique la diversité de la glace dans l'anneau de Saturne
- Cassini a découvert 961 particules de glace avec des compositions chimiques différentes
- Les expériences en laboratoire ont montré que la vitesse de congélation influence la séparation des sels
- Un congélation lente dans les ventilateurs souterrains explique la diversité chimique
- Cela change les conceptions sur la dynamique des geysers d'Encelade
Le satellite de Saturne Encelade est recouvert d'une épaisse carapace de glace, sous laquelle se cache un océan global. Dans la région du pôle sud, la surface se fissure, formant des crevasses par lesquelles l'eau et la vapeur sont expulsées dans l'espace, créant des geysers caractéristiques.
De 2004 à 2017, la sonde spatiale Cassini, utilisant un analyseur de poussière cosmique (CDA), a mesuré la composition de particules de glace individuelles entrant dans l'anneau E des anneaux de Saturne. Les scientifiques ont analysé 961 spectres de masse de soi-disant particules de type 3, riches en sels, et ont découvert des différences significatives dans leur composition chimique.
La diversité qui posait des questions
Certaines particules se sont révélées enrichies en chlorure de sodium, d'autres en carbonates, phosphates ou chlorure de potassium. Il est particulièrement remarquable que le chlorure et le carbonate ne se rencontrent presque jamais dans la même particule riche en sodium. Si toutes les particules proviennent d'un océan unique, une telle diversité semble inattendue.
Pour déterminer la cause, des scientifiques de l'Earth‑Life Science Institute (ELSI) à l'Institut des sciences de Tokyo ont créé des modèles en laboratoire. Ils ont formé des gouttes d'un diamètre allant de dizaines à deux cents micromètres, contenant les sels principaux supposément présents dans l'océan d'Encelade, et les ont congelées à différentes vitesses de refroidissement.
Les résultats ont montré qu'avec un refroidissement lent (≈10 K/min ou plus lent), les sels se séparent en zones distinctes à l'intérieur de la structure cristalline. Avec un refroidissement rapide, les composants chimiques restent plus uniformément répartis. Ainsi, même des gouttes formées à partir de la même eau océanique peuvent devenir chimiquement hétérogènes après congélation.
Les chercheurs ont suggéré que de grosses gouttes se forment dans les profondeurs des évents souterrains, où elles se déplacent lentement, se refroidissant progressivement. En progressant vers la surface, elles gèlent, permettant aux sels de se séparer. Ensuite, lors de leur collision avec des canaux plus étroits et un flux de gaz accéléré, les gouttes congelées se brisent en petites particules, chacune portant un ensemble unique de sels.
Ce modèle change la perception antérieure selon laquelle le brouillard océanique gèle instantanément et s'envole immédiatement dans l'espace. On considère maintenant que le processus de congélation peut prendre un temps considérable, et la diversité chimique de la glace dans l'anneau E‑anneau est une conséquence naturelle des différentes vitesses de congélation dans les fissures souterraines.
Comprendre ces mécanismes est important non seulement pour l'interprétation des données de Cassini, mais aussi pour évaluer la potentielle habitabilité des océans sous-glaciaires. Les gradients chimiques formés lors de la cristallisation lente peuvent créer des microenvironnements propices à la vie microbienne.
Source : ScienceDaily
