Les scientifiques pensent avoir résolu un mystère de longue date concernant les immenses dunes de sable de Titan – la plus grande lune de Saturne – et la réponse rappelle de manière remarquable à quel point le terrain des mondes étrangers peut être différent.
Les dunes de Titan se dressent à la surface de la lune, les dunes ont la forme de dunes pouvant atteindre 100 mètres (presque 300 pieds) de haut, mais alors que les vents dominants sur Titan soufflent d’est en ouest, elles sont soufflées de l’ouest. Aujourd’hui, les chercheurs pensent savoir pourquoi : les dunes pourraient être constituées de particules de sable électrifiées, qui s’agglutinent comme une sorte de Play-Doh alien granuleux.
“Si vous preniez des tas de grains et construisiez un château de sable sur Titan, il resterait peut-être assemblé pendant des semaines en raison de leurs propriétés électrostatiques”, explique le géophysicien Josef Dufek de Georgia Tech.
“Tout engin spatial qui atterrit dans des régions de matériaux granulaires sur Titan aura du mal à rester propre. Pensez à mettre un chat dans une boîte de cacahuètes d’emballage”
Les scientifiques tentent d’expliquer comment les dunes de sable de Titan semblent se pencher dans le vent depuis des années, la plupart des chercheurs se concentrant sur les vents étrangers voyous sculptant les formations, peut-être attribuables aux violentes tempêtes de méthane qui font rage dans l’atmosphère de la lune.
Dufek et son équipe ont adopté une approche différente, en émettant l’hypothèse que la raison principale du paradoxe des dunes pourrait être non pas l’activité du vent, mais la composition chimique du sable lui-même, et la façon dont il se comporte lorsque le vent souffle.
Contrairement au sable de la Terre, qui est principalement composé de silice (dioxyde de silicium), on pense que les particules de sable de Titan sont des granules de glace d’eau solide recouverts d’hydrocarbures qui tombent de l’atmosphère.
Pour voir comment de telles particules riches en hydrocarbures pourraient s’écouler dans les conditions rencontrées sur Titan, l’équipe a expérimenté avec des grains de naphtalène et de biphényle – deux composés que les scientifiques pensent exister sur la lune.
Ils les ont placés dans un cylindre rotatif pressurisé rempli d’azote, conçu pour reproduire l’atmosphère lunaire et la friction générée par le vent.
Ils ont mesuré les propriétés électriques de chaque grain pour voir si la séance de culbutage avait généré suffisamment d’électricité statique par la friction pour que les particules s’agglutinent – ce qui pourrait hypothétiquement les aider à résister aux vents modérés à la surface de Titan.
“Toutes les particules se sont bien chargées, et environ 2 à 5 % ne sont pas sorties du culbuteur. Elles se sont accrochées à l’intérieur et sont restées collées ensemble”, explique l’un des membres de l’équipe, Josh Méndez Harper.
“Lorsque nous avons fait la même expérience avec du sable et des cendres volcaniques en utilisant des conditions similaires à celles de la Terre, tout est sorti. Rien ne collait”
Les résultats suggèrent que si, sur Terre, le sable n’absorbe pas suffisamment de charge électrique pour devenir inflexible, il n’en va pas de même pour le sable de Titan.
Grâce aux mouvements réguliers du vent, ce sable pourrait générer suffisamment de charge de friction pour devenir collant – et ce, pendant des périodes potentiellement longues.
“Ces matériaux granulaires non silicatés peuvent conserver leurs charges électrostatiques pendant des jours, des semaines ou des mois dans des conditions de faible gravité”, explique l’un des chercheurs, George McDonald.
Si l’hypothèse des chercheurs est correcte, cela ne signifie pas que le vent ne peut pas façonner les dunes fermes de la lune – il faudrait simplement de puissants mouvements d’air pour souffler le sable dans la même direction.
“Ces forces électrostatiques augmentent les seuils de friction”, explique Méndez Harper.
“Cela rend les grains si collants et cohésifs que seuls des vents violents peuvent les déplacer. Les vents dominants ne sont pas assez forts pour façonner les dunes.”
Il faudra peut-être un certain temps avant que les scientifiques aient l’occasion d’étudier les découvertes de l’équipe à la surface de Titan – nous n’en aurons peut-être pas l’occasion avant que les scientifiques aient une autre occasion d’observer Titan de près – mais des études comme celle-ci ne peuvent qu’aider les autres chercheurs à se préparer à un tel voyage.
Car une chose est sûre : cette lune peut ressembler à la Terre à bien des égards, mais elle se situe vraiment à un tout autre niveau.
“L’environnement physique extrême de Titan exige des scientifiques qu’ils pensent différemment de ce que nous avons appris sur la dynamique granulaire de la Terre”, explique M. Dufek.
“Les formes de terrain sont influencées par des forces qui ne sont pas intuitives pour nous parce que ces forces ne sont pas aussi importantes sur Terre. Titan est un monde étrange, électrostatiquement collant.”
Les résultats sont publiés dans Nature Geoscience.