Lors de son survol de Titan en 2006, la sonde spatiale Cassini a capturé certaines des images les plus détaillées de la plus grande lune de Saturne. Il est intéressant de noter que ces formations nuageuses ressemblent fortement à celles que l'on voit dans la propre stratosphère polaire de la Terre.
Cependant, contrairement à la Terre, ces nuages sont entièrement composés de méthane liquide et d'éthane. Compte tenu des températures incroyablement basses de Titan - moins 185 ° C (-300 ° F) - il n'est pas surprenant qu'une atmosphère aussi dense d'hydrocarbures liquides existe, ou que des mers de méthane recouvrent la planète.
Ce qui est surprenant, cependant, c'est le fait que des cristaux de méthane existent également dans cette atmosphère. Huit ans après la prise des photos du pôle Nord de Titan, les astronomes ont conclu que cette région contient également des traces de glace de méthane.
"L'idée que des nuages de méthane pourraient se former aussi haut sur Titan est complètement nouvelle", a déclaré Carrie Anderson, scientifique participant à Cassini au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et auteur principal de l'étude. "Personne n'envisageait cela auparavant".
D'autres nuages stratosphériques avaient déjà été identifiés sur Titan, y compris des nuages d'éthane - un produit chimique formé après la décomposition du méthane. Des nuages délicats de cyanoacétylène et de cyanure d'hydrogène, qui se forment à partir de réactions de sous-produits du méthane avec des molécules d'azote, y ont également été découverts.
Mais des nuages de méthane gelé étaient considérés comme improbables dans la stratosphère de Titan. Parce que la troposphère retient la majeure partie de l'humidité, les nuages stratosphériques nécessitent un froid extrême. Même la température de la stratosphère de moins 203 ° C (-333 ° F), observée par Cassini juste au sud de l'équateur, n'était pas assez froide pour permettre au méthane peu abondant de cette région de l'atmosphère de se condenser en glace.
Anderson et son co-auteur Goddard, Robert Samuelson, ont noté que les températures dans la stratosphère inférieure de Titan ne sont pas les mêmes sous toutes les latitudes. Cela était basé sur des données tirées du spectromètre infrarouge composite de Cassini et de l'instrument de science radio de l'engin spatial, qui ont montré que la température à haute altitude près du pôle nord était beaucoup plus froide que celle juste au sud de l'équateur.
Il s'avère que cette différence de température - jusqu'à 6 ° C (11 ° F) - est plus que suffisante pour produire de la glace méthane.
D'autres observations faites sur le système nuageux de Titan corroborent cette conclusion, comme la façon dont certaines régions apparaissent plus denses que d'autres, et les particules plus grosses détectées sont de la bonne taille pour la glace de méthane. Ils ont également confirmé que la quantité attendue de méthane - 1,5%, ce qui est suffisant pour former des particules de glace - est présente dans la stratosphère polaire inférieure.
De plus, l'observation confirme certains modèles de fonctionnement de l'atmosphère de Titan.
Selon ce modèle, Titan a un schéma de circulation mondiale dans lequel l'air chaud de l'hémisphère d'été jaillit de la surface et pénètre dans la stratosphère, se dirigeant lentement vers le pôle d'hiver. Là, la masse d'air retombe, se refroidissant en descendant, ce qui permet aux nuages de méthane stratosphériques de se former.
"Cassini n'a cessé de rassembler des preuves de ce schéma de circulation mondiale, et l'identification de ce nouveau nuage de méthane est un autre indicateur fort que le processus fonctionne comme nous le pensons", a déclaré Michael Flasar, scientifique Goddard et chercheur principal pour le composite infrarouge composite de Cassini. Spectromètre (CIRS).
Comme les nuages stratosphériques de la Terre, le nuage de méthane de Titan était situé près du pôle d'hiver, au-dessus de 65 degrés de latitude nord. Anderson et Samuelson estiment que ce type de système nuageux - qu'ils appellent des nuages de méthane induits par affaissement (ou SIMC pour faire court) - pourrait se développer entre 30000 et 50000 mètres (98000 à 164000 pieds) d'altitude au-dessus de la surface de Titan.
"Titan continue de surprendre par des processus naturels similaires à ceux de la Terre, mais impliquant des matériaux différents de notre eau familière", a déclaré Scott Edgington, scientifique adjoint du projet Cassini au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, en Californie. «Alors que nous approchons du solstice d'hiver sud sur Titan, nous explorerons plus en détail comment ces processus de formation de nuages peuvent varier selon la saison.
Les résultats de cette étude sont disponibles en ligne dans le numéro de novembre de Icare.
