Signes d’érosion des vagues sur la côte de Titan

Signes d’érosion des vagues sur la côte de Titan
Signes d’érosion des vagues sur la côte de Titan
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Titan, la plus grande lune de Saturne, est le seul autre objet planétaire du système solaire (à part la Terre) qui héberge actuellement des rivières, des lacs et des mers actifs, mais pas d’eau. On pense qu’ils sont remplis de méthane et d’éthane liquides, circulant dans des systèmes aussi vastes que les Grands Lacs d’Amérique du Nord.

L’existence de ces environnements fluviaux, lacustres et marins sur Titan a été confirmée en 2007 grâce aux images capturées par la sonde Cassini de la NASA. Grâce à ces données et à d’autres obtenues à distance, les scientifiques ont étudié à quoi pourrait ressembler le mystérieux environnement liquide de la Lune, et l’une des grandes questions est l’existence des vagues.

Aujourd’hui, des géologues du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’United States Geological Survey (USGS) ont analysé les côtes de Titan et ont montré, grâce à des simulations, qu’il est probable que les grands lacs et mers de cette lune aient été modélisés. par les vagues. Les résultats sont publiés dans la revue Science Advances.

Cette mosaïque infrarouge capturée par la sonde spatiale Cassini montre le Soleil brillant dans les mers au nord de Titan. / NASA/JPL-Caltech/Université de l’Arizona/Université de l’Idaho

Les auteurs ont d’abord modélisé la manière dont un lac peut s’éroder sur Terre. Ils ont ensuite appliqué leurs modèles aux mers de Titan pour déterminer quelle forme d’érosion aurait pu produire ses côtes. Les vagues se sont avérées être l’explication la plus probable, même si des observations directes seraient nécessaires pour le confirmer définitivement.

Sa présence est un sujet controversé depuis que Cassini a repéré les masses liquides sur cette lune. “Certains considéraient qu’il n’y avait pas de vagues et que ces mers étaient lisses comme un miroir”, explique la première auteure Rose Palermo, géologue de l’USGS, “mais d’autres ont déclaré avoir vu une certaine rugosité à la surface du liquide, même s’ils ne savaient pas si ce sont les vagues qui l’ont causé.”

“Les vagues des mers de méthane et d’éthane de Titan devraient être plus hautes et plus prononcées que celles de la Terre en raison de la différence de gravité et des conditions liquides et atmosphériques”, explique Palerme au SINC, “mais d’autres auteurs ont modélisé des vagues allant jusqu’à un mètre de haut. . Actuellement, un étudiant du groupe de géomorphologie du MIT étudie les propriétés possibles des ondes sur Titan, nous en saurons donc plus bientôt !”

Quoi qu’il en soit, “sur la base de nos résultats, nous pouvons dire que si les côtes des mers de Titan se sont érodées, les vagues en sont probablement la cause”, explique un autre des auteurs, Taylor Perron, professeur de sciences de la Terre au MIT Atmospheric and Planetary Sciences. . “Si nous pouvions nous tenir au bord de l’une des mers de Titan”, spécule-t-il, “nous pourrions les voir laver le rivage et s’écraser sur la côte lors des tempêtes. Et ils seraient capables d’éroder les matériaux qui composent la côte.”

Trois scénarios possibles

On pense que les mers et les lacs de Titan se sont formés lorsque les niveaux croissants de liquide ont inondé un paysage sillonné de vallées fluviales. Les chercheurs ont analysé la forme des côtes et ont proposé trois scénarios possibles : pas d’érosion côtière, une érosion provoquée par les vagues et une « érosion uniforme » provoquée par dissolution, où le liquide dissout passivement la matière de la côte, ou par un mécanisme dans lequel le la côte se détache progressivement sous son propre poids.

Les auteurs ont simulé l’évolution des différentes formes du littoral dans chacun des trois scénarios. Dans le cas de l’érosion provoquée par les vagues, ils ont pris en compte une variable appelée « fetch », qui décrit la distance physique entre un point du rivage et son point opposé sur le lac ou la mer. Une valeur plus élevée indique plus d’espace sur lequel le vent peut souffler et les vagues peuvent se développer.

“Nous utilisons le fetch comme indicateur de la force relative des vagues le long des côtes, celles-ci étant plus fortes dans les parties ouvertes de la côte et plus faibles dans les parties abritées”, explique Palerme, “mais comme nous utilisons ces mesures relatives, notre les résultats ne nous éclairent pas sur ce que devraient être leurs hauteurs, mais plutôt sur le fait que les différences spatiales d’érosion peuvent être cartographiées et mesurées. »

Le géologue détaille les résultats : « Si les vagues se comportent comme nous l’attendons sur Titan, nos données suggèrent que ses mers ont été érodées avec une probabilité de 77 à 100 % par les vagues, avec 4 à 12 % par un processus uniforme. et avec une probabilité de 0 à 11 % sans érosion côtière”.

L’équipe a vérifié ses résultats en comparant ses simulations avec des lacs réels sur Terre, y compris ceux érodés par les vagues et ceux affectés de manière uniforme, comme la dissolution des falaises calcaires.

Comparaison avec les masses d’eau sur Terre

Plus précisément, ils se sont concentrés sur quatre des mers les plus grandes et les mieux cartographiées de Titan : Kraken Mare, comparable en taille à la mer Caspienne (Eurasie) ; Ligeia Mare, plus grande que le lac Supérieur en Amérique du Nord ; Punga Mare, plus longue que le lac Victoria (Afrique) ; et Ontario Lacus, qui fait 20 % de la taille de son homonyme terrestre entre le Canada et les États-Unis.

Ligeia Jument de Titan. / NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

L’équipe a cartographié les côtes de chaque mer sur la Lune à l’aide d’images radar Cassini et a appliqué leur modélisation pour voir quel mécanisme d’érosion expliquait le mieux leur forme. Ils ont ainsi vérifié que les quatre mers s’adaptent parfaitement à l’érosion provoquée par les vagues.

Les chercheurs travaillent actuellement à déterminer la force et la direction des vents de Titan qui pourraient soulever les vagues qui érodent ses côtes. Ils aimeraient également qu’un futur vaisseau spatial soit capable de voir ou de confirmer directement les vagues sur ce monde.

Mission sur Titan mais pas dans ses mers

“La prochaine mission vers Titan est Dragonfly (qui fera fonctionner un hélicoptère sur la surface de la lune), mais, malheureusement pour nous, elle n’ira ni dans les lacs ni dans les mers”, déplore Palerme. “Actuellement, il n’existe aucun autre plan permettant de confirmer la présence d’ondes”, reconnaît-il, “mais cela pourrait être fait avec des images à plus haute résolution collectées par un futur orbiteur, ou avec des données in situ, qui pourraient être collectées par une sonde. Ainsi peut-être qu’un jour nous le saurons. »

Le géologue conclut avec une réflexion appliquée à notre propre planète : « Titan présente ce système complètement vierge, qui peut nous aider à comprendre des aspects fondamentaux de la façon dont les côtes s’érodent sans l’influence des hommes, et peut-être cela favoriserait une meilleure gestion de nos rivages sur Terre. “

Illustration d’une libellule survolant les dunes de Titan. / NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Référence:

Rose Palerme et al. “Signatures de l’érosion des vagues sur les côtes de Titan”. Avancées scientifiques, 2024

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