29 mars 2022 – Les volcans de glace sur Pluton sont peut-être encore en éruption

Une nouvelle étude de Pluton révèle des preuves de cryovolcans et de lave glacée à partir des images New Horizons de la NASA 2015 Les volcans de glace sur Pluton sont peut-être encore en éruptionPlus de chaleur sous la surface de la planète naine pourrait même faire allusion au potentiel de la vie.Une zone de Pluton qui, selon les chercheurs, a été formée à partir de l’éruption de volcans de glace est unique sur la planète naine et dans le système solaire, selon une nouvelle étude.La mission New Horizons de la NASA , lancée en 2006, a pris des photos détaillées de la surface de Pluton, une planète naine et le plus gros objet de la ceinture de Kuiper . Maintenant, une nouvelle analyse examine les images d’une zone contenant deux monticules principaux qui, selon les scientifiques, sont des volcans de glace . Dans l’étude, les chercheurs concluent que la surface autour de ces monticules a probablement été formée par l’activité assez récente des volcans de glace, ou cryovolcans.La découverte soulève la possibilité que ces volcans soient encore actifs et que de l’eau liquide, ou quelque chose comme ça, coule ou ait coulé récemment sous la surface de Pluton . L’activité récente signifie également qu’il y a probablement plus de chaleur à l’intérieur de Pluton que les scientifiques ne le pensaient auparavant. Compte tenu d’autres recherches récentes, les scientifiques affirment que leurs travaux pourraient même soulever la possibilité que la vie existe sous la surface de Pluton.

NASA's New Horizons spacecraft has identified a batch of dome-shaped ice volcanoes on Pluto that look unlike anything else known in our solar system https://t.co/W2oc44dJ8M pic.twitter.com/NPEoqXcEKA

— Reuters (@Reuters) March 30, 2022

Les chercheurs ont analysé des photographies d’une région dominée par deux grands monticules, appelés Wright Mons et Piccard Mons, que les scientifiques pensent être des cryovolcans. Wright Mons est un mont de 4 à 5 kilomètres de haut et d’environ 150 km de large, tandis que Piccard Mons mesure environ 7 km de haut et 250 km de large.  Les volcans de glace présumés ont également des dépressions extrêmement profondes à leurs sommets – celle de Wright Mons est à peu près aussi profonde que la montagne est haute. De nombreuses parties de la zone ont également une apparence inhabituelle, grumeleuse ou « bosselée », constituée de monticules ondulés et arrondis. Les chercheurs pensent que des monticules plus petits, formés à partir de volcans de glace, auraient pu s’accumuler au fil du temps pour former ces deux monticules principaux.« Il n’y avait pas d’autres zones sur Pluton qui ressemblaient à cette région », a déclaré à Space.com Kelsi Singer, planétologue au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado et auteur principal de l’étude. « Et c’est totalement unique dans le système solaire. » Contrairement à d’autres zones de Pluton, cette zone a peu ou pas de cratères d’impact, ce qui indique que la surface s’est formée relativement récemment dans les temps géologiques. Sur la base du manque de cratères, la zone n’a probablement pas plus d’un ou deux milliards d’années, certaines zones ayant probablement moins de 200 millions d’années, a déclaré Singer.À certains égards, les cryovolcans sont analogues aux volcans sur Terre , car une grande partie de la surface de Pluton est constituée de glace et les températures sur Pluton sont bien en dessous du point de congélation de l’eau. Cela signifie que l’eau liquide, ou quelque chose comme ça qui est au moins partiellement fluide ou mobile, serait comme du magma sur Terre, remontant à la surface après une éruption et gelant, ou durcissant, en un solide. « Ce n’est probablement pas complètement liquide – c’est probablement plus comme une bouillie où vous avez du liquide et de la glace, ou cela pourrait même ressembler davantage à un solide qui coule », a déclaré Singer, qui pourrait être « plus comme du ketchup ou du mastic stupide ». . » Il pourrait même s’agir de glace plus solide qui peut encore couler.« Nous savons tous que la glace peut couler parce que nous avons des glaciers qui coulent sur Terre », a-t-elle déclaré.Bien que les scientifiques ne comprennent pas totalement comment l’activité cryovolcanique sur Pluton pourrait fonctionner, elle est probablement alimentée par la chaleur radiogénique créée par la désintégration des éléments radioactifs à l’intérieur de la planète naine. Un phénomène similaire est également l’une des sources de chaleur à l’intérieur de la Terre, bien que Pluton n’ait pas de tectonique des plaques , le système complexe de déplacement de la croûte continentale qui sous-tend l’activité géologique sur Terre. Les scientifiques appellent une activité géologique comme celle de Pluton « tectonique générale », qui peut encore créer des caractéristiques telles que des failles dans la roche mais n’a pas de plaques tectoniques.Les cryovolcans de Pluton présentent certaines similitudes avec les volcans boucliers sur Terre, qui sont des volcans à profil bas qui se forment à partir de l’accumulation constante de coulées de lave dans des structures arrondies. (Pensez aux volcans des îles hawaïennes , plutôt qu’à une éruption comme le mont St. Helens ou le Vésuve.) Mais les volcans boucliers se forment généralement à partir de lave très liquide, contrairement à ce que les scientifiques pensent qu’il s’est passé sur Pluton.  Certains volcans sur Terre et sur d’autres planètes ont également une dépression en leur milieu appelée caldeira, formée lorsqu’un volcan nouvellement entré en éruption s’effondre dans le vide laissé par tout le matériel qu’il a craché. Mais la dépression sur Wright Mons est si profonde que le volcan aurait dû perdre environ la moitié de son volume pour avoir une forme similaire à celle du Mauna Loa, un volcan bouclier à Hawaï qui est l’un des plus grands volcans de la Terre et a une taille relativement petite. caldera, bien que les deux structures soient similaires en volume, a déclaré Singer.Les cryovolcans de Pluton présentent certaines similitudes avec les volcans boucliers sur Terre, qui sont des volcans à profil bas qui se forment à partir de l’accumulation constante de coulées de lave dans des structures arrondies. (Pensez aux volcans des îles hawaïennes , plutôt qu’à une éruption comme le mont St. Helens ou le Vésuve.) Mais les volcans boucliers se forment généralement à partir de lave très liquide, contrairement à ce que les scientifiques pensent qu’il s’est passé sur Pluton. Certains volcans sur Terre et sur d’autres planètes ont également une dépression en leur milieu appelée caldeira, formée lorsqu’un volcan nouvellement entré en éruption s’effondre dans le vide laissé par tout le matériel qu’il a craché. Mais la dépression sur Wright Mons est si profonde que le volcan aurait dû perdre environ la moitié de son volume pour avoir une forme similaire à celle du Mauna Loa, un volcan bouclier à Hawaï qui est l’un des plus grands volcans de la Terre et a une taille relativement petite. caldera, bien que les deux structures soient similaires en volume, a déclaré Singer.Une nouvelle étude de Pluton révèle des preuves de cryovolcans et de lave glacée à partir des images New Horizons de la NASA 2015 Le vaisseau spatial New Horizons a renvoyé des images et des données de composition montrant que les terrains sur Pluton couvrent une variété d’âges, allant de zones relativement anciennes et fortement cratérisées à de très jeunes surfaces avec peu ou pas de cratères d’impact. L’une des régions avec très peu de cratères d’impact est dominée par d’énormes élévations aux flancs bosselés. Des caractéristiques similaires n’existent nulle part ailleurs dans le système solaire imagé. Ici, nous analysons la géomorphologie et la composition des caractéristiques et concluons que cette région a été refaite à la surface par des processus cryovolcaniques, d’un type et d’une échelle jusqu’à présent uniques à Pluton. La création de ce terrain nécessite de multiples sites d’éruption et un grand volume de matériel (>10 ⁴ km ³) pour former ce que nous proposons sont de multiples dômes de plusieurs kilomètres de haut, dont certains fusionnent pour former des plans plus complexes. L’existence de ces caractéristiques massives suggère que la structure intérieure et l’évolution de Pluton permettent soit une meilleure rétention de la chaleur, soit plus de chaleur globale que prévu avant New Horizons, ce qui a permis la mobilisation de matériaux riches en glace d’eau à la fin de l’histoire de Pluton.IntroductionLa surface de Pluton a connu un resurfaçage considérable et continu à la fois par des processus endogènes et exogènes. Pluton est le plus grand corps de la ceinture de Kuiper avec un rayon ( R ) de 1188,3 ± 1,6 km et les contraintes de densité apparente pour un Pluton différencié indiquent que les ~ 300 km extérieurs de Pluton sont riches en glace d’eau recouvrant un noyau rocheux  , avec une composante carbonée mal contrainte. Sur la base de cette abondance de roches, Pluton devrait avoir maintenu des niveaux relativement faibles de chauffage radiogénique ( ≲ 5 mW m ^-2 ) pendant une grande partie de son histoire. La plus grande lune de Pluton, Charon ( R = 606,0 ± 1,0 km) s’est probablement formée à la suite d’un grand impact rasant avec Pluton. Les modèles prédisent que l’évolution des marées de Pluton et de Charon a progressé rapidement après l’impact, et tout réchauffement des marées aurait dû cesser très tôt dans leur histoire (<100 Myrs après l’impact) . Malgré ces contraintes, la modélisation suggère qu’un océan riche en eau souterraine pourrait potentiellement persister dans le présent sur Pluton. On prédit généralement que tout océan existe à 100-200 km ou plus sous la surface de Pluton, à la base de la coquille de glace .Les températures de surface typiques sur Pluton sont d’environ 35 à 60 K , avec des températures plus froides pour les surfaces plus brillantes et riches en matières volatiles. La pression atmosphérique à la surface de Pluton en 2015 était d’environ 10 μbar  , et aucun liquide ne peut exister longtemps à la surface de Pluton car cette pression est bien inférieure au point triple des espèces de glace observées (N ₂ , CO, CH ₄ , NH ₃ , CH ₃ OH et H ₂ O) . À ces basses températures, la glace d’eau pure devrait généralement former un substrat rocheux immobile, car elle est également loin de sa température de fusion d’environ 273 K. L’ajout d’ammoniac ou d’autres composants antigel (par exemple, des sels) à la glace d’eau peut abaisser le température de fusion quelque peu. La température de congélation peut être abaissée jusqu’à ~ 100 K pour des concentrations élevées d’ammoniac à basse pression, par exemple. Des composants antigel supplémentaires pourraient potentiellement abaisser encore plus les températures de fusion , mais les températures de surface sur Pluton sont si froides et la pression atmosphérique si basse que le gel d’un fluide à la surface se produirait encore sur des échelles de temps géologiques relativement courtes. A la surface de Pluton, de la glace d’azote (N ₂) est beaucoup plus proche de sa température de fusion (63 K) que la glace d’eau, et peut s’écouler ou se détendre visqueusement sur des échelles de temps relativement courtes. Les glaces volatiles (N ₂ , CO, CH ₄ ) jouent également un rôle dans le resurfaçage des zones de Pluton par sublimation, érosion physique et/ou dépôt/revêtement.Ici, nous montrons que les constructions potentielles volcaniques glacées (ou cryovolcaniques) et leur terrain environnant discuté ici  ont de nombreux traits morphologiques qui sont distincts de toute autre zone de Pluton. Ces caractéristiques géologiques ne semblent pas être formées principalement par l’érosion et ne semblent pas non plus être constituées principalement de glaces volatiles. Ici, nous nous référons au cryovolcanisme comme à l’ensemble des processus qui provoquent l’extrusion de matériaux souterrains mobiles sur la surface et le resurfaçage partiel ou total du terrain existant. Nous proposons qu’un grand volume de matériel a éclaté à partir de plusieurs sources (et probablement dans plus d’un épisode au fil du temps) pour former les nombreux grands dômes et élévations trouvés dans cette région.Résultats – Caractéristiques morphologiquesLa région des terrains cryovolcaniques putatifs discutée ici se trouve au sud-ouest de la calotte glaciaire de Spoutnik Planitia qui remplit un ancien bassin d’impact d’environ 1000 km de diamètre. Les structures les plus importantes et les plus importantes de la région cryovolcanique sont de grandes montées ou des monticules de matériaux séparés par de larges dépressions. La configuration des grandes élévations donne l’impression de traits annulaires avec de profondes dépressions centrales dans deux cas. Ces caractéristiques sont nommées Wright et Piccard Montes. Cependant, une inspection plus approfondie suggère que ces caractéristiques peuvent ou non être annulaires, et peuvent simplement provenir de la fusion de plusieurs élévations adjacentes (voir ci-dessous). La principale élévation topographique de Wright Mons s’élève à environ 4 à 5 km de haut (par rapport aux zones inférieures du terrain environnant) et s’étend sur environ 150 km, et Piccard Mons est à environ 7 km de haut à ses points les plus hauts et ~225 km de large. Le volume déduit de la principale élévation topographique de Wright Mons seul est d’environ 2,4 x 10 ⁴ km ³ (similaire au volume du Mauna Loa).Wright Mons a été photographié à la lumière du soleil mais était également situé près du terminateur (transition de la nuit au jour) lors de l’approche la plus proche de New Horizons. Ainsi, la lumière du soleil entrante est à un angle assez faible près de la surface (angle d’élévation <30°) et unidirectionnelle (du nord-ouest) et cela crée un effet où les caractéristiques sont perpendiculaires à la direction d’éclairage (environ NE- SW) sont accentués. Ici, nous nous concentrons sur les caractéristiques qui peuvent être vérifiées avec des données topographiques et peuvent être vues dans plusieurs ensembles de données d’images avec différentes géométries d’éclairage. Piccard Mons avait tourné au-delà du terminateur au moment où New Horizons a réalisé son imagerie à la plus haute résolution. D’autres grandes élévations se situent entre Wright et Piccard Montes (appelées ici la région médiane des montes) et semblent être connectées à Wright et Piccard sans transition nette dans la morphologie de surface et, dans certaines zones, sans transition nette en élévation (par exemple , zone marquée « B » et « C » dans la figure.Les flancs de Wright Mons et une grande partie du terrain environnant, y compris les grandes élévations à proximité, présentent une texture ondulatoire / bosselée dont la longueur d’onde / l’échelle varie de quelques à environ 20 km de diamètre, avec les largeurs les plus courantes entre 6 et 12 km de diamètre. Le terrain bosselé a des sommets plats ou légèrement arrondis et sa forme en plan est irrégulière; la plupart sont interconnectés sur un ou plusieurs côtés et non des monticules individuels (bien que nous utilisions toujours le mot hummocky ici comme référence générale au type de texture). Les dépressions entre les hummocks varient également, car certaines sont étroites par rapport à la houle (avec des profils en forme de V) et certaines sont similaires en largeur à la houle (plus de profils en forme de U). Les profondeurs des creux/hauteur des hummocks varient également et se situent généralement entre quelques centaines de mètres et 1 km. Bien que l’éclairage oblique donne l’impression que le flanc nord est plus lisse (pas aussi bosselé), la topographie montre que le terrain bosselé existe sur tous les flancs de Wright Mons. La texture bosselée ne semble pas avoir d’orientation préférentielle (par rapport à la dépression centrale ou autre). À une échelle encore plus petite, des rochers, des blocs, des dalles ou des crêtes d’une échelle horizontale d’environ 1 à 2 km se superposent aux buttes. Ces caractéristiques à plus petite échelle ne mesurent que 3 à 10 pixels et sont donc difficiles à caractériser.Les pentes à grande échelle sur les larges flancs de Wright Mons sont d’environ 3 à 5 ° (atteignant 10 ° à certains endroits). La dépression centrale de Wright Mons mesure environ 40 à 50 km de diamètre et s’étend approximativement jusqu’au niveau du terrain environnant ou légèrement en dessous, ce qui en fait une profondeur d’environ 4 km en moyenne. La dépression centrale de Piccard Mons est encore plus importante et présente un profil plus arrondi ou en « U ». Cette dépression centrale est différente des calderas sur les volcans terrestres ou martiens, car elle occupe environ 1/3 de la largeur totale des caractéristiques, est très profonde (c’est-à-dire que sa profondeur est égale à la hauteur de Wright Mons) avec un quasi-conique forme (c’est-à-dire qu’il ne s’agit pas d’une dépression plus petite au sommet d’un grand bouclier, dôme ou cône), et aucune terrasse d’effondrement traditionnelle ou structure similaire n’est apparente. Les parois de la dépression centrale ont également une apparence grumeleuse, semblable aux flancs extérieurs, avec des pentes typiques à grande échelle d’environ quelques à 10° (jusqu’à environ 20° à certains endroits). Les profils topographiques montrent que le flanc nord de Wright, son flanc sud et la houle adjacente de la région médiane des montes ont tous des profils topographiques similaires.
Si les dépressions centrales de Wright et Piccard Montes étaient entièrement formées en raison de l’effondrement des sommets d’édifices anciennement en forme de monticule ou coniques, cela représenterait la suppression de> 50% des volumes des édifices, une vaste fraction. Une comparaison avec les volcans boucliers sur Terre et Mars  met en évidence à quel point la forme des caractéristiques de Pluton est différente et à quel point la dépression centrale de Wright Mons serait atypique si elle était une caractéristique d’effondrement. Quelques autres dépressions irrégulières aux parois plus abruptes de tailles diverses (quelques à 30 km de diamètre et quelques centaines à quelques km de profondeur) sont disséminées sur le terrain ; la plupart des cavi ne semblent pas être des cratères d’impact en raison de leur manque de circularité et de rebords surélevés. Certaines des dépressions ont des bords plats pointus qui peuvent représenter des faces de faille où l’effondrement a joué un rôle dans la formation de la dépression, tandis que d’autres peuvent être formés simplement par la montée de matériau autour d’eux. Celles-ci pourraient potentiellement représenter des sites d’évent, mais il n’y a aucune indication claire du flux de matériaux à partir d’eux.Il n’y a pas d’indicateurs évidents de la directionnalité du flux ou des emplacements des centres effusifs. Les fronts d’écoulement distincts, les lignes de courant, les digues ou les emplacements de fractures / évents qui peuvent s’être formés ne sont pas évidents à la résolution des images New Horizons (les meilleures images dans cette zone vont de 234 à 315 m px -1 ), ou peuvent ^avoir été dégradé en raison des processus de post-formation. Cependant, certains éléments indiquent que plusieurs événements de resurfaçage ou épisodes de mise en place ont pu se produire (voir méthodes). Il n’y a pas non plus d’indicateurs évidents de volcanisme explosif , tels que des modèles de dépôts de chute balistiques (radiaux ou directionnels) ou des cônes plus raides. L’étendue complète des terrains refaits n’est pas connue, car ces terrains continuent vers le sud jusqu’à ce qu’ils ne soient plus visibles dans la brume.. La rareté des cratères sur Wright Mons indique un âge relativement jeune, avec une limite supérieure précédemment déterminée d’environ 1–2 Ga. Compte tenu des incertitudes dans le flux de l’impacteur sur Pluton et des statistiques en petit nombre, l’âge de rétention du cratère ne présente pas une forte contrainte, et de nombreuses caractéristiques dans cette zone pourraient être considérablement plus jeunes.Contraintes de composition

Le méthane, l’azote et la glace d’eau sont tous observés dans des dépôts concentrés à grand volume à la surface de Pluton. Ainsi, nous examinons si ces matériaux pourraient constituer l’essentiel des unités cryovolcaniques qui composent Wright et Piccard Mons et leurs terrains environnants, sur la base à la fois des observations de New Horizons et de ce que l’on sait des caractéristiques des matériaux.L’instrument Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA) sur New Horizons a acquis des données spectroscopiques infrarouges informatives sur la composition de Pluton. Les glaces volatiles N ₂ , CO et CH ₄ forment des systèmes multiphases complexes sous forme de mélanges riches en N ₂ et en CH ₄ sur une grande partie de la surface de Pluton  car ils se subliment et se redéposent en suivant les cycles saisonniers (Pluton’s l’année est de 248 années terrestres) ou les cycles d’obliquité/précession plus longs de plusieurs millions d’années, par exemple. Dans les zones plus sombres, à faible albédo et plus chaudes de Pluton, les glaces volatiles ne se déposent pas (ou ne sont pas stables) et les signatures spectrales du « substrat rocheux » de glace d’eau non volatile et d’un matériau organique sombre peuvent être observées à la place (par exemple, dans la bande équatoriale sombre sur Pluton). Ce modèle peut également être observé dans la région de Wright Mons. Au fur et à mesure que la signature spectrale du méthane s’affaiblit sur les quelques surfaces sombres autour de Wright Mons, le signal de glace d’eau et de matériau rouge devient plus fort. La glace riche en méthane est également plus répandue à plus haute altitude. Cela indique que le méthane est probablement une fine couche de surface déposée hors de l’atmosphère et la majeure partie de Wright Mons et les autres grands éléments topographiques de la région ne sont pas nécessairement composés de méthane. De plus, la région de Wright Mons présente une texture de surface très différente de celle du «terrain à lames» sur Pluton, qui se formerait par condensation et sublimation d’épais dépôts de méthane.La signature spectrale de la glace d’azote se trouve également dans la région de Wright Mons, apparaissant à la fois sous la forme de plaques de glace plus petites, lisses et riches en azote, probablement accumulées dans les dépressions locales, et également à travers la scène dans une distribution similaire à la mince dépôts de méthane à basse altitude. Cependant, comme mentionné précédemment, de plus grands volumes de glace riche en azote ne peuvent pas maintenir un relief topographique élevé dans les conditions de surface de Pluton.

Ainsi, pour le reste de l’article, nous explorerons des idées pour former le terrain dans la région de Wright Mons à partir principalement de glace d’eau, avec la possibilité de mélanger d’autres matériaux qui auraient pu aider au dépôt ou à la sculpture supplémentaire du terrain dans le temps. De l’ammoniac ou un composé ammoniac a été détecté près de fractures d’extension (~130°E, 10°N) sur Pluton où une éruption de cryofluide peut l’avoir amené à la surface dans un mince dépôt. Aucune signature claire de l’ammoniac n’est observée dans la région décrite ici (communication personnelle de Dalle Ore et Cruikshank), bien qu’elle puisse être obscurcie par la signature du méthane. Le matériau sombre lui-même est principalement considéré comme une classe de matériaux appelés tholins , qui sont des matériaux macromoléculaires riches en carbone désordonnés et insolubles résultant du traitement énergétique des hydrocarbures (par exemple, CH ₄ ) et d’autres molécules contenant de l’azote, du carbone et/ou de l’oxygène. La majorité des dépôts les plus foncés de cette région se trouvent sur les pentes exposées au nord, ce qui peut s’expliquer par les schémas d’insolation .En plus des données spectrales, les observations de couleur de la caméra d’imagerie multispectrale et visible New Horizons (MVIC) sont utiles pour distinguer les différences de composition entre les terrains. Le matériau sombre sur certaines pentes orientées au nord a une très forte pente spectrale rouge (comme on le voit dans les zones plus lumineuses et plus rouges de l’image couleur améliorée de la Fig. 3  ) . Il existe également des variations d’albédo et de rougeur plus subtiles dans la région de Wright Mons. Par exemple, une grande partie de Wright Mons a une légère couleur rouge, alors que le terrain juste au nord est plus rouge. La transition morphologique de la région de Wright Mons au grand plateau à l’ouest (région de transition marquée « A » sur la Fig. ) se traduit également par une transition de couleur (du plus rouge au moins rouge). Bien qu’il soit difficile de déterminer les relations d’âge correspondant à la variation de l’albédo ou de la rougeur des terrains, l’existence d’une variation de l’albédo peut indiquer que ces régions ont été mises en place à des moments différents, à partir de réservoirs sources variables ou de variations du processus d’extrusion.

Hypothèses de mise en place des matériauxLes contraintes ci-dessus suggèrent que ces structures volumineuses, potentiellement riches en glace d’eau, ont été mises en place à la surface de Pluton dans la dernière partie de son histoire. Notre nouvelle analyse concorde avec la discussion précédente selon laquelle les caractéristiques sont probablement de construction de la mise en place cryovolcanique de matériaux à la surface, et ne sont pas des vestiges d’érosion ou des caractéristiques formées uniquement par soulèvement par le bas. Les trois principaux éléments de preuve qui se combinent pour suggérer des caractéristiques de construction sont :

(1) cette énorme zone de terrain refait surface a une rareté de cratères (sans exemples sans ambiguïté), ce qui implique que le ou les événements de formation ont réinitialisé la surface,(2) le la morphologie bosselée de cette région se trouve à la fois sur les flancs et les crêtes des élévations ainsi que sur un terrain plus bas et plus plat, et est différente de l’apparence des terrains érodés par l’érosion glaciaire ou refait surface par la sublimation-érosion volatile trouvée ailleurs sur Pluton, et

( 3) ces caractéristiques se trouvent bien au-dessus de leur terrain environnant dans un schéma variable de hauts et de bas, et ne peuvent donc pas être de manière réaliste des vestiges de l’érosion.Compte tenu de la nature spatialement associée et de la similitude morphologique et topographique de toutes les grandes élévations de la région, nous émettons une nouvelle hypothèse : Wright Mons (et de même pour Piccard Mons) peut être composé de plusieurs élévations distinctes qui ont fusionné dans certaines zones. mais pas d’autres, et qui partagent le même mécanisme de formation que toutes les autres grandes élévations et dômes de la région. Ceci s’écarte des études précédentes qui considéraient Wright Mons plus comme des édifices uniques et cohérents avec une caldeira centrale et les autres grandes élévations comme un type d’élément distinct. Cette hypothèse est également cohérente avec la base de la dépression centrale de Wright Mons située à une altitude similaire à celle du terrain environnant (bien que la dépression centrale de Piccard soit plus profonde que la majeure partie du terrain environnant).La plus petite caractéristique en forme de dôme, Coleman Mons (étiquetée « D » sur la Fig. ), peut représenter un exemple de la façon dont le matériau est mis en place dans cette région. Si ce dôme a un évent de source principal central, alors un dôme d’environ 25 km de diamètre et d’environ 1,5 km de haut impliquerait une limite d’élasticité basale d’environ 6 × 10 4 Pa ^​​dans le modèle de croissance du dôme de Bridges et Fink . Cette valeur de limite d’élasticité est compatible avec certaines mesures de la résistance ductile de l’eau mobile ou de la glace ammoniac-eau (~ 10 ⁴ -10 ⁵ Pa), ce qui est à prévoir si ces caractéristiques sont formées d’un peu plus de glace mobile.

La nature bosselée/cordante des flancs de Wright Mons et du terrain environnant suggère un écoulement visqueux de matière fondante ou à l’état solide mais toujours mobile. Nous avons étudié trois hypothèses pour créer la texture ondulée/bosselée : (1) création de petits dômes volcaniques individuels (proposé pour la première fois ), (2) extrusion visqueuse de laves rapidement refroidies analogues aux laves coussinées, (3) compression de matériau visqueux avec une peau gelée analogue au pahoehoe, des crêtes de pression visqueuses ou un terrain funisculaire sur Encelade . Nous considérons également le rôle potentiel des fractures dans la zone pour contrôler les schémas d’extrusion ou l’érosion.Pour la création de dômes individuels ou un processus similaire à la formation de lave en coussin, le matériau source souterrain devrait être extrudé à un rythme similaire et pendant une durée similaire à la fois dans les plaines et les flancs / sommets des grandes montées pour créer des tailles similaires. hummocks (pour certains détails sur l’extrusion potentielle de cryomagma sur d’autres mondes, voir par exemple,). Une telle extrusion uniforme sur un terrain aussi diversifié semble peu probable. Il est possible que le resurfaçage bosselé se soit produit en premier et ait ensuite été soulevé pour former les grandes élévations. Cela impliquerait un énorme volume d’intrusion sous la surface bosselée. Si les hummocks sont des caractéristiques de contraction, une estimation approximative de l’épaisseur de la couche à haute viscosité nécessaire pour obtenir une « longueur d’onde de pliage » similaire aux hummocks de diamètre est de 8 à 13 km, ce qui rend ce mécanisme irréaliste (voir méthodes). De plus, la cause de la compression n’est pas claire.

Des fractures relativement grandes et profondes seraient vraisemblablement nécessaires pour agir comme conduits pour l’ascension de matériaux mobiles souterrains dans l’un de ces scénarios (ou un réseau de fractures pourrait également agir comme un filtre mécanique pour contrôler la taille/l’espacement des buttes). Bien qu’il y ait des fractures sur une grande partie de Pluton , il n’y a pas beaucoup de grandes fractures évidentes dans la région de Wright Mons. Le très grand escarpement (Ride Rupes ; Fig.  ) séparant la région de Wright du plateau à l’ouest, et un autre escarpement (Fig. , étiquette « E ») sont les seules indications visibles d’éventuelles fracturation dans la région de Wright Mons. Le processus extrusif peut avoir recouvert d’autres fractures profondes.

Discussion

Les scénarios décrits ci-dessus illustrent comment les modèles canoniques d’emplacement (dérivés principalement d’études terrestres) peuvent ne pas être directement applicables à Pluton. Les caractéristiques géologiques de la région de Wright Mons sont morphologiquement différentes de toutes les autres régions de Pluton et présentent également très peu de similitudes avec la plupart des terrains des autres corps du système solaire. Le manque d’indications des régions d’évent de la source ou de la directionnalité du mouvement des matériaux rend difficile la détermination positive du mécanisme de mise en place des matériaux sur la surface. Cependant, nous avons constaté, grâce à un examen détaillé de toutes les données d’imagerie et de composition de New Horizons disponibles pour la région de Wright Mons, que les nombreuses grandes constructions cryovolcaniques morphologiquement complexes sont compatibles avec la formation à partir de plusieurs sources souterraines où les sources se trouvent sous les constructions. Ce scénario permet un mécanisme de formation cohérent pour toutes les grandes élévations et dépressions – où certaines sont dômes ou annulaires et d’autres sont des formes complexes – grâce à la fusion de différentes élévations. Cela évite également la nécessité d’une énorme quantité d’effondrement pour expliquer les dépressions géantes.

Compte tenu des faibles flux de chaleur attendus de l’intérieur de Pluton et des températures froides de la surface de Pluton (les deux sujets abordés dans l’introduction), la mobilisation de matériaux principalement constitués de glace d’eau est un défi thermique. Cependant, la jeunesse relative des terrains implique qu’une certaine chaleur doit être disponible pour mettre en place ces caractéristiques tard dans l’histoire de Pluton. De multiples constructions cryovolcaniques massives de glace d’eau présentent de nouvelles informations pour comprendre l’histoire thermique de Pluton, qui complètent d’autres informations provenant de jeunes zones de Pluton composées de glaces volatiles (par exemple, Spoutnik Planitia), et d’autres caractéristiques de petit volume qui ont été proposées sous forme d’épanchements d’eau ammoniaquée Peut-être que la disposition stratigraphique de la structure intérieure a stocké la chaleur interne générée par le noyau rocheux qui a ensuite été libéré (par exemple, la couche de clathrate proposée ).La gamme de caractéristiques cryovolcaniques trouvées dans le système solaire est variée. Avec les différentes conditions et matériaux de surface présents sur Pluton, il est tout à fait possible que tout mouvement de matière sur la surface ne ressemble pas à celui d’autres corps. L’extrusion de matériau glacé sur la surface d’un corps avec des températures extrêmement basses, une pression atmosphérique basse, une faible gravité et l’abondance des glaces volatiles trouvées à la surface de Pluton le rendent unique parmi les endroits visités du système solaire.

MéthodesTopographie de Pluton à partir de la stéréogrammétrie

Plusieurs paires d’images stéréo étaient disponibles pour la création de plusieurs modèles numériques d’élévation pour l’hémisphère de Pluton visible à la rencontre. Ces modèles ont été intégrés dans un produit final de carte topographique. Les images New Horizons et le produit final de la carte topographique intégrée sont disponibles auprès du nœud Planetary Data Systems Small Bodies

Preuve possible de plusieurs épisodes de mise en place

Plusieurs caractéristiques de la région de Wright et Piccard peuvent indiquer que le terrain a été créé dans plus d’un événement. Nous décrivons ici quatre fonctionnalités. (1) Le terrain au nord de Wright mons a une texture à petite échelle quelque peu similaire (1 à 2 km de rochers / crêtes), bien qu’il manque des hummocks évidents de taille moyenne (~ 8 à 12 km). Ce terrain environnant du nord est un peu plus sombre et surimprimé par ce qui semble être quelques petits cratères. (2) Plaines de basse altitude directement à l’ouest de Wright Mons  ont une apparence ondulée/bosselée similaire à celle de Wright Mons, mais sont également superposées par un ensemble de fractures entrecroisées. Ces fractures apparaissent pour la plupart assez peu profondes (comme si elles ne traversaient pas complètement les hummocks), mais quelques-unes sont plus profondes. Ces terrains plus modifiés peuvent représenter un épisode antérieur du processus qui a créé Wright Mons et les autres grandes élévations, qui ont ensuite été plus cratérisées ou tectonisées. De plus, il existe plusieurs exemples possibles d’écoulements superposés ou d’épisodes de mise en place du terrain. (3) Coleman Mons  peut représenter un exemple d’événement de mise en place distinct en surface. Et enfin, (4) à l’extrémité sud de Ride Rupes, le terrain entre la région de Wright et le grand plateau plus à l’ouest sont reliés par une transition progressive en élévation, albédo, couleur et morphologie : de bosselée à moins bosselée à piquée se déplaçant d’est en ouest. Bien qu’il n’y ait pas de contacts clairs, les matériaux à haute altitude sont un peu plus sombres et peuvent superposer les unités plus brillantes à basse altitude et peuvent indiquer qu’il s’agissait d’événements de mise en place distincts. Alternativement, le matériau peut avoir été mis en place en même temps, mais des événements ultérieurs ont modifié plus fortement le matériau à une altitude plus élevée.

Modèle de dôme pour Coleman Mons

Nous partons de l’hypothèse que le matériau peut extruder du dessous de Coleman Mons, ce qui en fait une petite structure en forme de dôme. Le dôme est fait d’un matériau plus sombre et se trouve à environ 1 km au-dessus des sommets des hummocks environnants. Il est bosselé mais pas aussi clairement bosselé que certains terrains environnants. Le matériau plus sombre semble recouvrir des parties des hummocks environnants (sans les perturber) et représente l’un des rares contacts les plus distincts de la région. Coleman Mons se trouve à côté d’une dépression (qui atteint plusieurs kilomètres sous la surface) mais Coleman Mons n’est pas évidemment associé à la dépression .

Si cette caractéristique représente un dôme plus petit, cela pourrait indiquer le mode de mise en place dans la région de Wright Mons. La rhéologie du matériau extrudé peut être liée à la forme du dôme . Le dôme est quelque peu oblong en plan, avec des axes longs et courts d’environ 30 et 20 km, respectivement. La nature bosselée du terrain autour du dôme rend les hauteurs moins simples à mesurer que dans la plupart des exemples terrestres, mais les mesures vont de 1 à 2,5 km autour du dôme. L’utilisation d’un diamètre et d’une hauteur moyens/typiques de 25 km et 1,5 km, respectivement, donne un rapport d’aspect ( A = hauteur/diamètre) d’environ 0,06 (avec une plage d’environ 0,125 à 0,03 pour la plage de mesures de diamètre et de hauteur). Le rapport d’aspect peut être lié à la géométrie du dôme et aux paramètres du matériau via UN≈V− 0,2τ0,6b a s eρ− 0,6g− 0,6par exemple, où V est le volume d’un dôme circulaire, τ _base est la résistance au cisaillement à la base du dôme en expansion, ρ est la densité de lave (nous avons utilisé 920 kg m ⁻³ pour cet exemple, comme une limite inférieure pour la glace d’eau froide et pure), et g est la gravité de surface (0,62 ms ⁻² pour Pluton). Étant donné que la contrainte de cisaillement basale pendant l’écoulement de ces matériaux n’est pas bien connue, nous utilisons le rapport d’aspect mesuré pour estimer quelles contraintes de cisaillement correspondraient à la géométrie du dôme observée. Ponts et Fink soutiennent que la résistance au cisaillement basale sera égale à la limite d’élasticité pour les faibles taux de déformation typiques des dômes en croissance (au moins dans les exemples terrestres). Pour un rapport d’aspect intermédiaire de 0,06 pour le dôme de Pluton, la contrainte de cisaillement basale ou limite d’élasticité estimée est de 6,4 × 10 4 ^Pa , avec une plage de 2,4 × 10 ⁴ à 2,1 × 10 ⁵ Pa pour la plage extrême des rapports d’aspect. Une équation similaire pour un dôme avec une section transversale à peu près parabolique (bien que ce dôme soit un peu plus plat) produit une estimation similaire de la limite d’élasticité basale de Bingham, 5,1 × 10 4 Pa ^​​pour les dimensions moyennes du dôme .Les mesures de laboratoire pertinentes de la limite d’élasticité de Bingham pour la glace d’eau pure ne sont pas, à notre connaissance, disponibles. Les mesures de la résistance ductile de la glace d’eau et des boues de glace d’ammoniac et d’eau sous une pression de confinement de 50 MPa (plus élevée que prévu pour les caractéristiques de la surface de Pluton) sont de l’ordre de 10 4 -10 5 Pa ^à des ^{températures} où la glace est encore mobile (~140–170 K pour la glace d’eau à l’ammoniac) . Ce ne sont pas les mêmes conditions qu’à la surface de Pluton, mais la glace devrait vraisemblablement encore être à des températures où elle est mobile à l’intérieur des coulées. Les limites d’élasticité calculées pour Coleman Mons sont également dans la gamme des valeurs estimées pour les valeurs terrestres et lunaires, les valeurs basaltiques et rhyolitiques (10³ –10 ⁵ Pa).Plusieurs dômes d’environ 3 à 19 km de diamètre sur Europa ont été modélisés comme des emplacements cryovolcaniques , cependant, ils sont considérablement moins hauts (30 à 100 m) que Coleman Mons ou les autres grandes élévations dans cette zone de Pluton. Les exemples Europa ont également des surfaces un peu plus lisses par rapport au matériau extrudé (bien que certains aient également des blocs de glace en radeau) et des formes plus régulières en forme de dôme. Bien que les températures et la gravité de surface ( g ) sur Europe ne soient pas aussi basses que sur Pluton (Europe : 100 K pour les modèles précités et g = 1,315 ms ⁻¹ ; Pluton : moyenne 40 K et g = 0,62 ms ⁻¹), une modélisation plus complexe de l’extrusion volcanique ou de la formation du dôme, telle que l’étude des mécanismes d’ascension possibles, des taux de refroidissement ou de la relaxation du dôme peuvent être des voies fructueuses de recherche future.

https://www.space.com/pluto-recent-ice-volcanoes-new-horizons

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29056-3