La planète naine Cérès lance son activité géologique en utilisant des matériaux radioactifs sous la croûte terrestre

La planète naine Cérès est en effervescence avec une activité géologique. Des scientifiques du département des géosciences de Virginia Tech, ainsi que des membres du United States Geological Survey et du Planetary Science Institute, ont maintenant exploré ce qui motive exactement la vie géologique surprenante du corps.

Planète naine Cérès. Images du centre de vol spatial Goddard de la NASA / Flickr.

L’humanité n’a pas bien vu la surface de Cérès avant 2015, lorsque la mission Dawn de la NASA a pris les premières images (relativement) rapprochées de la planète naine. Avec eux, il est devenu clair que la surface de Cérès est étonnamment diversifiée en termes de structures et de composition. Cela indiquait à son tour un niveau inattendu d’activité géologique que l’on ne voyait pas sous la croûte terrestre.

Cela a été une surprise pour les scientifiques du monde entier; Cérès, comme le suggère sa classification de planète naine, est très petite. Si petit, en fait, que les scientifiques étaient absolument convaincus qu’il s’était complètement refroidi jusqu’à son noyau et qu’il s’agissait d’un monde mort, géologiquement parlant. Ce que Dawn nous a dit à propos de la surface de Cérès a montré que c’était tout sauf ça.

Minuscule et féroce

Parmi ces structures, Dawn a capturé un grand plateau d’un côté de Cérès qui ressemblait aux continents de la Terre en taille et en nature, une série de fractures localisées dans son amas et des gisements minéraux qui faisaient allusion à un ancien océan évaporé. Toutes ces structures n’ont pu se former que grâce à une activité géologique alimentée par des quantités massives de chaleur interne.

Scott King, professeur de géophysique au département de géosciences de Virginia Tech, voulait comprendre d’où pouvait provenir la chaleur.

Sur Terre, la chaleur qui anime l’activité géologique et tectonique est en petite partie héritée de l’époque de la formation de la planète, tandis que le reste est généré par la désintégration des matières radioactives sous la croûte terrestre. En ce sens, la Terre agit comme un réacteur nucléaire doux. L’équipe a décidé de vérifier si les mêmes mécanismes pouvaient expliquer ce que nous avons vu sur Cérès.

L’étude s’est fortement appuyée sur la modélisation informatique. En utilisant de telles simulations, l’équipe a découvert que la désintégration radioactive de Cérès pouvait la maintenir suffisamment chaude pour rester tectoniquement active.

Le professeur King explique que les grandes planètes, de la taille de la Terre ou de Mars, proviennent d’objets très chauds. Toute cette chaleur est générée par les innombrables collisions entre les particules qui ont été rassemblées pour créer une planète – la friction créée lors de ces collisions a créé la chaleur. Un corps plus petit comme Cérès n’avait tout simplement pas assez de collisions pour lui permettre de se réchauffer de la même manière.

Ainsi, les modèles utilisés par l’équipe pour simuler la chaleur interne de Cérès provenaient de cette planète naine froide comme référence. Ils ont simulé diverses théories sur la façon dont Cérès aurait pu générer sa chaleur à l’aide d’outils précédemment utilisés pour étudier le plus grand corps céleste. Le résultat de ces simulations a été vérifié par rapport aux données renvoyées par la mission Dawn pour voir celles qui convenaient.

Le modèle qui a le mieux expliqué ce que l’équipe a vu sur Ceres a montré une séquence unique d’événements. La planète naine a commencé froide, mais s’est réchauffée en raison de la désintégration radioactive d’éléments tels que l’uranium et le thorium. C’était suffisant pour soutenir l’activité géologique, mais cela a finalement provoqué l’effondrement des structures internes de Cérès.

Cette chaîne d’événements est soutenue par la présence de certaines caractéristiques de surface que Dawn n’a observées que sur une partie de Cérès. Le Grand Plateau n’avait pas d’adversaire de l’autre côté de la planète. Les systèmes de fractures étaient concentrés en un seul endroit autour de ce plateau et n’en avaient pas de semblable de l’autre côté de Cérès.

Cette concentration de caractéristiques d’un côté de la planète suggère fortement que l’intestin de Cérès présente une grande instabilité interne.

“Ce que je verrais dans le modèle, c’est que soudainement une partie de la cabine commencerait à chauffer et à monter, puis une autre partie descendrait”, explique le professeur King.

“Il s’est avéré que vous pouviez montrer dans le modèle que si un hémisphère avait ce type d’instabilité vers le haut, cela provoquerait une expansion à la surface, et cela correspondait au schéma de ces fractures.”

Le modèle suggère également que Cérès n’a pas suivi le schéma typique des planètes, commençant par le chaud et le refroidissant, mais est passé du froid au chaud puis au froid.

“Dans cet article, nous avons montré que le chauffage radiogénique seul est suffisant pour produire une géologie intéressante”, explique le professeur King.

Les résultats de ces travaux pourraient nous aider à mieux comprendre l’activité géologique d’autres planètes et lunes naines, estime l’équipe. Une approche similaire peut être utilisée pour étudier les lunes d’Uranus, par exemple. Ils sont de taille similaire à Ceres et à la NASA, et ont été récemment identifiés par la National Science Foundation comme des cibles prioritaires pour les missions robotiques qui pourraient fournir des données in situ permettant de valider nos modèles.

L’article, “La géomorphologie de surface à grande échelle de Cérès en grande partie due à la convection interne asymétrique”, est publié dans la revue. Progrès de l’AGU.

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