Titan ne serait pas née avec Saturne

Le rapport isotopique de l’azote qui abonde dans l’atmosphère de Titan suggère que la plus grosse lune de Saturne se serait formée à partir des mêmes blocs que ceux qui errent encore aujourd’hui dans le lointain nuage de Oort.

C’est connu, les planètes sont les « enfants du Soleil » (dixit André Brahic) et il est couramment admis qu’à leurs tours, les satellites naturels se sont formés après le corps massif autour duquel ils gravitent. Le premier cas qui vient à l’esprit est bien sûr notre Lune laquelle, a priori, est née de la collision de Theia (planétoïde de la taille de Mars) avec la Terre primitive voici plus de 4,5 milliards d’années. Plus récemment, on peut citer le cas inattendu d’un embryon lunaire observé en direct dans le giron de Saturne, en marge de ses célèbres anneaux… Une découverte que les astronomes doivent à la mission Cassini chargée d’explorer la planète géante depuis 2004.

Aussi, très intéressée par les origines de Titan (5.150 km de diamètre) — le plus grand des satellites naturels de Saturne, généralement qualifié de « terre primitive mise au congélateur » — une équipe de chercheurs qui a mené l’enquête (publiée dans The Astrophysical Journal Letters) considère désormais que sa formation fut en réalité indépendante de sa planète parent…

Pour en arriver à cette conclusion, Kathleen Mandt (Institut re recherche du Sud-Ouest à San Antonio, Texas) et ses collègues ont recherché des traces des constituants primaires de Titan — susceptibles de témoigner des conditions qui régnaient lors de sa formation voici environ 4,6 milliards d’années — dans son épaisse atmosphère. Leur enquête les a conduits à s’intéresser principalement à l’azote qui y abonde (99 % pour Titan contre 78 % dans l’atmosphère terrestre) et le rapport isotopique entre l’azote-14 (constitué de 7 protons et de 7 neutrons) et l’azote-15 (7 protons et 8 neutrons). Selon eux, celui-ci n’a pas vraiment eu le temps de changer depuis les origines. « L’atmosphère de Titan contient tellement d’azote qu’aucun processus ne peut modifier significativement ce traceur sur la période supérieure aux 4 milliards d’années qui couvrent l’histoire de notre système solaire » a résumé l’auteure de l’étude.

Collisions incessantes de comètes et formation de planètes autour de la jeune étoile Beta Pictoris

Des origines communes avec le nuage de Oort

En comparant les variations de ces deux formes de l’azote dans l’atmosphère de Titan avec celles connues d’autres corps du système solaire, les scientifiques sont remontés jusqu’au nuage de Oort. Cette vaste nuée de poussières et de planétésimaux, jadis présents au cœur de la nébuleuse primitive qui vit naître notre Soleil, est aujourd’hui remisée aux confins du système solaire. Des centaines de milliers de débris — autant de comètes (à longues périodes) potentielles — conservent quasiment intacte la mémoire du chaudron des origines. Le rapport isotopique permet aux chercheurs de faire la distinction avec les planètes et autres objets de la ceinture de Kuiper, plus proches de nous (entre 30 et 55 unités astronomiques), qui affichent d’autres valeurs. Ainsi Titan n’aurait vraisemblablement pas accompagné la naissance de Saturne comme cela a pu être envisagé.

Cependant, pour les chercheurs, le meilleur moyen d’évaluer la pertinence de leurs mesures serait de les confronter au rapport isotopique d’une comète. Par bonheur, la sonde spatiale Rosetta a rendez-vous avant la fin de cette année avec la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, ce qui leur offre une belle opportunité pour recueillir in situ de précieuses informations sur nos origines. Si leur scénario est correct, cette comète issue de la ceinture de Kuiper devrait posséder un rapport moindre entre deux isotopes de l’hydrogène que la valeur mesurée pour Titan. Si cela se vérifie, la parenté de la lune de Saturne avec les blocs de glace errant dans le nuage de Oort serait renforcée.

Enfin l’équipe rappelle que ces recherches concernent également notre planète pour laquelle, les scientifiques peinent à déterminer les sources de l’azote. « Certains ont suggéré que les météorites avaient apporté l’azote sur Terre ou encore que l’azote fut directement prélevé dans le disque de gaz qui a formé le Soleil » La question n’est pas encore tranchée et cela représente « un puzzle intéressant pour de futures enquêtes ». Quoi qu’il en soit, ses origines ne sont pas les mêmes que pour Titan.