Communiqué de presse

Un ciel d’été de méthane et de monoxyde de carbone sur Triton

7 avril 2010

Selon la toute première analyse dans l’infrarouge de l’atmosphère de Triton, une des lunes de Neptune, l’été bat son plein dans son hémisphère sud. En utilisant le Very Large Telescope de l’ESO, l’équipe européenne qui a mené cette étude a découvert du monoxyde de carbone et a observé, pour la première fois depuis le sol, du méthane dans la fine atmosphère de Triton. Ces observations ont révélé que cette fine atmosphère varie de manière saisonnière, s’épaississant quand elle est réchauffée.

« Nous avons trouvé des preuves réelles que le soleil, bien que très distant, fait toujours ressentir sa présence sur Triton. Cette lune glacée a vraiment des saisons, tout comme nous en avons sur Terre, mais elles changent beaucoup plus lentement, » déclare Emmanuel Lellouch, le premier auteur de l’article présentant ces résultats dans Astronomy & Astrophysics.

Sur Triton, où la température moyenne à la surface est d’environ - 235°C, c’est actuellement l’été dans l’hémisphère sud et l’hiver dans l’hémisphère nord. Comme la surface de l’hémisphère sud de Triton se réchauffe, une fine couche d’azote, de méthane et de monoxyde de carbone glacés se sublime, le gaz ainsi produit épaississant la fine atmosphère à mesure que la saison avance au cours des 165 ans de l’orbite de Neptune autour du Soleil. Sur Triton, une saison dure un peu plus de 40 ans et le solstice de l’été austral était en 2000.

Sur la base de la quantité de gaz mesurée, Emmanuel Lellouch et ses collègues estiment que la pression atmosphérique de Triton doit avoir augmenté d’un facteur quatre comparée aux mesures effectuées par Voyager 2 en 1989, alors que c’était encore le printemps sur cette lune géante. La pression atmosphérique est maintenant comprise entre 40 et 65 microbars – soit 20 000 fois moins que sur Terre.

Les astronomes savaient que la glace de monoxyde de carbone était présente à la surface, mais Emmanuel Lellouch et son équipe ont découvert que la couche supérieure de la surface de Triton est enrichie en glace de monoxyde de carbone d’un facteur dix environ, comparé aux couches plus profondes et que c’est ce « film » supérieur qui alimente l’atmosphère. Alors que l’on trouve majoritairement de l’azote dans l’atmosphère de Triton (comme pour la Terre), le méthane contenu dans l’atmosphère, élément détecté par Voyager 2 et dont la présence vient juste d’être confirmée par cette étude réalisée depuis la Terre, joue aussi un rôle important. « Les modèles climatique et atmosphérique de Triton doivent maintenant être revus puisque nous venons de trouver du monoxyde de carbone et que nous avons effectué une nouvelle mesure du méthane, » déclare Catherine de Bergh, un des coauteurs de cet article.

Parmi les 13 lunes de Neptune, Triton est de loin la plus grande et, avec un diamètre de 2 700 kilomètres (équivalent aux trois quarts de celui de notre Lune), c’est la septième des plus grandes lunes de tout le Système Solaire. Depuis sa découverte en 1846, Triton a fasciné les astronomes du fait de son activité géologique, de ses nombreux types différents de surfaces glacées, telles que de l’azote glacé, mais aussi de la glace d’eau et de la glace sèche (du dioxyde de carbone gelé), et son mouvement rétrograde unique [1].

Il n’est pas facile d’observer l’atmosphère de Triton qui est à peu près 30 fois plus éloignée du Soleil que la Terre. Dans les années 1980, les astronomes supposaient que l’atmosphère de cette lune de Neptune devait être aussi fine que celle de Mars (7 millibars). Ce n’est pas avant le survol de la planète par Voyager 2 en 1989 que l’atmosphère d’azote et de méthane, à une pression de 14 microbars, c'est-à-dire 70 000 fois moins dense que l’atmosphère terrestre, a été mesurée. Depuis, les observations à partir du sol ont été limitées. Les observations d’occultations stellaires (un phénomène qui se produit lorsqu’un corps du Système Solaire passe devant une étoile et bloque sa lumière) indiquaient que la pression de la surface de Triton était en train d’augmenter dans les années 1990. Il a fallu attendre la mise en service de l’instrument CRIRES (Cryogenic High-Resolution Infrared Echelle Spectrograph) au VLT pour que cette équipe puisse réaliser une étude bien plus détaillée de l’atmosphère de Triton. « Nous avions besoin de la sensibilité de CRIRES pour réaliser des spectres détaillés de cette atmosphère très ténue, » précise Ulli Käufl, un des coauteurs de l’article. Ces observations font partie d’une campagne au cours de laquelle Pluton a également été étudiée [eso0908].

Pluton, souvent considéré comme une cousine de Triton disposant des mêmes conditions, présente un regain d’intérêt depuis la découverte de monoxyde de carbone dans l’atmosphère de Triton et les astronomes se précipitent à la recherche de cet élément chimique sur cette planète naine encore plus distante.

Les astronomes n’en sont qu’à leur premier pas avec l’instrument CRIRES, pour comprendre la physique des objets lointains du Système Solaire. « Nous pouvons maintenant commencer à analyser l’état de l’atmosphère et mieux comprendre l’évolution saisonnière de Triton sur des dizaines d’années, » annonce Emmanuel Lellouch.

Notes

[1] Triton est la seule grosse lune du Système Solaire ayant un mouvement rétrograde, c’est à dire un mouvement en sens inverse de la rotation de sa planète. C’est une des raisons qui laissent supposer que Triton était dans la ceinture de Kuiper et a été capturée et qu’elle partage donc de nombreuses caractéristiques avec les planètes naines comme Pluton.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article publié dans Astronomy & Astrophysics (“Detection of CO in Triton’s atmosphere and the nature of surface-atmosphere interactions”, by E. Lellouch et al.), référence DOI : 10.1051/0004-6361/201014339.

L’équipe est composée de : E. Lellouch, C. de Bergh, B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris, INSU-CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Université Paris Diderot - France), S. Ferron (ACRI-ST, Sophia-Antipolis, France), et H.-U. Käufl (ESO).

L’ESO - l’Observatoire Européen Austral - est la première organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe et l’observatoire astronomique le plus productif au monde. L’ESO est soutenu par 14 pays : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, l’Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’ESO conduit d’ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l’astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO gère trois sites d’observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. A Paranal, l’ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l’observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et VISTA, le plus grand télescope pour les grands relevés. L’ESO est le partenaire européen d’ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L’ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d’un télescope européen géant – l’E-ELT- qui disposera d’un miroir primaire de 42 mètres de diamètre et observera dans le visible et le proche infrarouge. L’E-ELT sera « l’œil tourné vers le ciel » le plus grand au monde.

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