Les mondes glacés lointains pourraient être plus actifs que prévu

La mission spatiale Cassini-Huygens a permis de mettre en évidence l’existence de processus actifs d’interaction eau-roche sous les glaces d’Encelade, l'une des lunes de Saturne, indiquant que des évents hydrothermaux peuvent exister. Il s’agirait là d’autant de creusets propices à l’émergence de la vie, comme envisagé sur Terre. Outre Encelade, de nombreux autres corps glacés du Système solaire externe peuvent posséder de l'eau liquide, mais dans des conditions de températures beaucoup plus basses, inférieures à 0°C. Il est maintenant important de savoir si des réactions d’altération chimique sont possibles dans des tels mondes froids.

Dans une nouvelle étude financée par le projet ANR OASIS impliquant des chercheurs de l’ISTerre (CNRS, Univ. Grenoble Alpes), LEPMI (CNRS, Univ. Grenoble Alpes, Grenoble INP), GFZ (Helmholtz Zentrum-Potsdam), et LPG (CNRS, Nantes Univ., Univ. d’Angers, Le Mans Univ.), des scientifiques présentent de nouveaux résultats expérimentaux sur les interactions eau-glace-minéral de -20 à +22°C, basés sur l'olivine, un constituant majeur des corps rocheux du Système solaire. L'étude a montré qu'une altération chimique continue peut avoir lieu même à de basses températures, inférieures à 0°C, grâce à un film mince d'eau liquide saturé en éléments anti-gel qui enveloppe les grains d’olivine pris dans la glace.

Ces résultats sont à la fois surprenants et de grande portée car de nombreux modèles d'altération planétaire supposent que des températures supérieures à celle de la fusion de glace (> 0°C) doivent être atteintes. Même si cette étude implique que peu ou pas de minéraux primaires persisteraient sur la plupart des lunes glacées, ces corps célestes ne sont pas « au repos » pour autant. En effet, des réactions d'altération chimique actuelles, similaires à celles observées à présent sur Encelade, peuvent impliquer des phases minérales secondaires, ou même des molécules organiques.

Légende : Deux images vues en coupe et prises au microscope optique de grains d’olivine entourés d’un film d’eau de quelques dizaines de micromètres d’épaisseur et pris dans une matrice de glace d’eau. La matrice de glace est elle même poreuse et permet l’interconnexion des différents films d’eau liquide entourant les grains. Lors de la cristallisation de la glace, les sels dissous et l’ammoniaque se trouvent concentrés dans l’eau liquide.

Légende : Image haute résolution prise au microscope électronique à transmission d’un grain d’olivine entouré d’une fine couche d’altération amorphe de quelques Ångströms d’épaisseur. Cette couche d’altération est le résultat de 442 jours de réaction à -20°C entre l’olivine et une solution aqueuse concentrée à 0,8 masse % d’ammoniaque partiellement gelée. L’encart montre un modèle à l’échelle atomique de la structure de l’olivine.