La vaste plaine Spoutnik, de couleur claire sur cette photo aux contrastes exagérés, est un cratère qui aurait dû alléger cette région de Pluton. L'hypothèse d'un océan souterrain permet d'expliquer pourquoi elle semble au contraire p^lus dense.

Plus on étudie la planète naine préférée des Terriens (1), et plus elle dévoile de surprises. Une étude de James Keane et Isamu Matsuyama publiée dans Nature de la semaine dernière suggère que Pluton puisse renfermer un océan liquide sous sa croûte glacée.

Presque tout ce que l’on sait sur Pluton vient de la mission américaine New Horizons, qui a survolé la planète et ses satellites en juillet 2015 avant de continuer sa route au fin fond du système solaire. La bande passante n’étant pas terrible, il a fallu des mois et des mois pour que la sonde envoie vers la Terre toutes les données qu’elle avait enregistrées (le dernier bout d’information a d’ailleurs été téléchargé très récemment – fin octobre). Et il faudra des années pour les analyser, les comparer, les contextualiser, et en tirer des conclusions sur la vie de Pluton.

On sait déjà que la planète est très active, contrairement à ce que l’on pensait avant New Horizons : les montagnes de Pluton sont jeunes, il y a du mouvement sous les glaces, l’atmosphère n’est pas stable et s’échappe continuellement, soufflée par le vent solaire et déposant au passage des molécules de méthane qui rougissent le pôle Nord du satellite Charon.

A lire Quand le «Mordor» rougit de froid

Un peu de toponymie. (Légende Libération d’après photo New Horizons. Nasa)

Parmi les autres bizarreries de Pluton, il y a aussi cette région Tombaugh en forme de cœur qui est toujours opposée au satellite Charon, tournée vers l’extérieur du couple Pluton-Charon comme pour ne pas montrer son visage. Un peu comme la face cachée de la Lune… On appelle ce phénomène le verrouillage gravitationnel (tidal lock en anglais).

Quasiment tous les satellites (ainsi que leurs planètes elles-mêmes si elles ne sont pas beaucoup plus grandes, comme Pluton) finissent ainsi par synchroniser leur période de rotation et de révolution à cause des forces de marée qui les déforment.

Mais pourquoi la région Tombaugh est-elle en plein milieu de la face cachée de Pluton ? Pourquoi justement cette zone, dont la partie gauche, la plaine Spoutnik, passionne les géologues avec ses structures en forme de polygones qui ressemblent à des cellules de convection, et suggèrent des mouvements internes de fluide ? Comme c’est étrange… «On s’est demandé quelles étaient les chances que ça soit une coïncidence», explique au MIT (Massachusetts Institute of Technology) Richard Binzel, professeur de sciences planétaires qui a cosigné l’article. «Et ça représente moins de 5%. Donc la question devient : qu’est-ce qui a causé cet alignement ?»

Si Pluton s’est progressivement bloquée dans cette position particulière, c’est qu’une anomalie a perturbé son équilibre et causé sa «réorientation». Il fallait chercher dans la structure géologique : il doit y avoir une zone plus dense, plus lourde que le reste sous la plaine Spoutnik. D’autant que la plaine elle-même est une dépression : elle est creusée comme un cratère d’impact… et devrait donc être plus légère ! Il faut compenser par un sous-sol super lourd pour qu’au final, on observe une «anomalie gravitationnelle positive».

L’équipe de chercheurs américains a donc travaillé sur un modèle géophysique de la planète et testé différentes hypothèses par ordinateur.

Trois hypothèses sous la plaine Spoutnik. («Rock» : roche. «Ice shell» : couche de glace. «Nitrogen» : azote.) La courbe au-dessus représente l’anomalie gravitationnelle qui en résulte : si c’est négatif, la zone est plus légère que la moyenne de la planète, et si c’est positif, elle est plus lourde. (image Nimmo et al., Nature, 2016)

Trois hypothèses pour la plaine Spoutnik sont représentées ci-dessus. A gauche (a), il n’y a pas assez de glace d’azote (nitrogen) pour compenser le trou du cratère d’impact, donc l’anomalie gravitationnelle est négative : la région est plus légère que la moyenne de la planète. Au milieu (b), le cratère est très creusé sous la plaine Spoutnik, et rempli par une couche d’azote d’au moins 40 km d’épaisseur pour avoir une densité suffisante et créer l’anomalie gravitationnelle positive. Mais les planétologues jugent l’hypothèse «improbable» : 40 km d’azote, c’est trop.

Reste l’hypothèse représentée à droite (c), soit un océan d’eau présent sous la surface de toute la planète, mais plus épais du côté de Spoutnik, où il amincit la couche de glace. Avec la densité de l’eau sur 78 kilomètres d’épaisseur, la région est suffisamment alourdie pour créer l’anomalie gravitationnelle positive et bloquer la plaine Spoutnik à l’opposé de Charon. «Ce n’est pas un océan liquide ou fluide», précise Binzel, mais sans doute «de la glace d’eau visqueuse, un peu fondue. Cette hypothèse est la seule qui ait du sens pour résoudre le puzzle».

Vue d’artiste de l’intérieur de Pluton. En bleu foncé, l’océan souterrain de glace d’eau visqueuse. En bleu clair, la couche de glace amincie au niveau de la plaine Spoutnik. (Image Pam Engebretson)

La plaine «est un gros trou elliptique dans le sol, résume Francis Nimmo, premier auteur de l’étude. Donc l’excédent de poids doit se cacher sous la surface. Et un océan est une manière naturelle d’avoir ce résultat.» Quant à Richard Binzel, il s’étonne lui-même que l’on puisse dresser une telle conclusion à partir d’un simple survol de la planète par New Horizons : «Pluton continue de nous surprendre.»

(1) On n’a jamais vu de manifestations dans la rue pour conférer à Cérès, Eris ou Makémaké le statut de planète à part entière. C’est-y pas injuste ?