Titan, la lune de Saturne, avec son atmosphère essentiellement d’azote et ses lacs d’hydrocarbure, est parfois considérée comme une Terre primitive au congélateur. La mission Cassini-Huygens a révélé il y a presque 20 ans des détails de sa topographie qui font aussi penser à notre Planète bleue, avec par exemple ce qui ressemble aux mers de sable avec des dunes sur Terre. Mais les dunes de Titan pourraient avoir une origine très exotique selon certains planétologues.
C’est le 26 octobre 2004 que la sonde spatiale Cassini a effectué son premier passage à faible distance de Titan, à environ 1 200 kilomètres. Cette sonde était équipée d’un radar qui permettait de percer son atmosphère brumeuse pour observer et mesurer la topographie de sa surface, ce que n’avait pas pu faire la mission de sondes Voyager presque 20 ans avant. Les images radar montraient un monde qui n’est pas sans analogie avec la Terre, avec des lacs et des rivières où coulaient des hydrocarbures. On observe aussi des cryovolcans et des champs de dune.
La nature de ces champs de dune fait débat depuis. On sait qu’ils sont répartis sur une surface totale d’environ 15 millions de kilomètres carrés, qu’ils sont constitués d’une matière sombre et que les tailles des dunes sont comparables avec celles que l’on trouve sur Terre dans la mer de sable des Émirats arabes unis.
Sur Titan, l’une des structures ressemblant précisément à une mer de sable se nomme Shangri-La, en référence au paradis mythique du Tibet. C’est l’une des trois principales mers de sable équatoriales de Titan, les autres étant Belet et Fensal. Elle semble composée de matériaux sombres et riches en carbone, provenant peut-être de l’érosion de sources qui n’existent plus ou encore de dépôt par les vents d’évaporites depuis des mers d’hydrocarbures.
De la poussière cométaire née de collision
Mais aujourd’hui, lors de la 55e mythique Lunar and Planetary Science Conference (LPSC), pendant le mois de mars aux États-Unis, le planétologue William Bottke, du Southwest Research Institute de Boulder (Colorado), a proposé avec ses collègues une autre explication. Elle est basée sur des simulations numériques faisant provenir les particules sombres formant les dunes de sable non pas de la surface de la lune de Saturne mais bien au-delà, carrément à partir d’objets de la fameuse ceinture de Kuiper, dont on sait qu’elle est la source de comètes provenant d’au-delà de l’orbite de Neptune.
L’idée est la suivante, les particules seraient soit issues de la poussière produite par des collisions entre comètes de la ceinture de Kuiper, soit carrément de l’impact de ses comètes sur le sol de Titan. La production de ces matériaux aurait été particulièrement importante au début de l’histoire du Système solaire en rapport avec des migrations des planètes géantes qui auraient déclenché d’importants bombardements cométaires en perturbant les corps situés dans la ceinture de Kuiper, un scénario que se serait produit il y a environ 4 milliards d’années selon le fameux modèle de Nice.
Comme l’explique William Bottke, le phénomène n’aurait pas été limité à Titan mais aussi à d’autres lunes glacées, comme celles de Jupiter et bien sûr celles de Saturne. C’est une nouvelle façon d’expliquer les dépôts noirs que l’on observe sur Japet notamment, et dont on a proposé plusieurs hypothèses pour expliquer leur existence.
Une hypothèse testable avec Dragonfly ?
Les calculs montrent au moins que les collisions et les impacts cométaires pouvaient avoir apporté la matière suffisante pour expliquer les dunes de Titan. Il y a toutefois un point faible dans ce scénario. La surface de Titan est jeune car peu cratérisée, ce qui implique que des processus renouvellent en permanence sa topographie. Il n’est pas certain que ce soit compatible avec l’idée de champ de dunes formé par des dépôts cométaires importants il y a des milliards d’années.
Sur Terre, nous avons une certaine connaissance des particules cométaires atteignant sa surface, de sorte qu’il est en principe possible, en analysant par exemple les particules des dunes de Shangri-La in situ, de tester l’hypothèse de William Bottke et ses collègues sur la provenance des grains de « sable » de ces dunes.
C’est précisément le genre de chose qui devrait être rendu possible par la mission Dragonfly de la Nasa vers Titan, dont le lancement est prévu en 2028.