Titan, la plus grande lune de Saturne, possède une atmosphère dense qui rend difficile l’étude de sa surface par spectroscopie. Elle présente une morphologie complexe avec notamment des lacs de méthane et de vastes champs de dunes. Pluton, plus froide et dotée d’une atmosphère beaucoup plus ténue, présente une surface recouverte de glaces d’azote, de méthane et de monoxyde de carbone.
Malgré leurs différences, ces deux mondes partagent une chimie complexe alimentée par le rayonnement solaire et les particules énergétiques, qui produisent une riche diversité de molécules organiques, leurs atmosphères étant toutes deux principalement composées de diazote et de méthane.
En exploitant la sensibilité et la couverture spectrale inédites des instruments NIRSpec et MIRI du JWST, les chercheurs ont exploré une fenêtre spectrale autour d’une longueur d’onde de 5 micromètres, jusqu’ici peu étudiée. Ils y ont détecté, sur Titan comme sur Pluton, une bande d’absorption centrée à 5,11 micromètres.
Cette signature, absente des modèles actuels et des bases de données de spectres de laboratoire, semble provenir directement de la surface des deux astres. Si elle apparaît plus étroite sur Titan que sur Pluton, son origine reste aujourd’hui inconnue.
L’équipe a confronté cette observation aux signatures infrarouges de nombreuses glaces susceptibles d’exister dans ces environnements extrêmes. Plusieurs candidats ont été envisagés, mais aucun ne reproduit fidèlement les caractéristiques observées. Les auteurs privilégient donc l’hypothèse d’un composé (ou d’une famille de composés) encore mal caractérisé, ou d’une molécule, au sein d’un mélange de glaces, dont les propriétés spectrales sont profondément modifiées par son environnement physique.
Cette découverte ouvre une nouvelle piste pour comprendre la chimie organique qui façonne les surfaces des mondes glacés. De futures observations du JWST permettront de cartographier cette mystérieuse signature sur Titan, tandis que de nouvelles expériences de laboratoire devront reproduire les conditions de température et de composition de Titan et de Pluton afin d’en identifier l’origine. Ces travaux prépareront également les futures explorations de Titan, notamment la mission Dragonfly de la NASA, attendue dans la prochaine décennie.
Référence scientifique
L’article "An unidentified absorption feature at 5.11 μm on the surfaces of Titan and Pluto from JWST spectroscopy" par B. Bézard, E. Lellouch et al., Astronomy & Astrophysics, manuscript no. aa60810-26.