Mais d’où vient donc le méthane de l’air de Titan ? Plusieurs décennies après qu’il a été formulé, le problème continue à hanter les spécialistes du satellite de Saturne. Ceux-ci savent que l’atmosphère de cette lune est faite de 5 % de ce gaz mêlé à de l’azote (94 %). Mais ils ont eu beau faire et refaire leurs calculs, ils en arrivent toujours à la même conclusion : en l’absence de sources pour le réalimenter et au rythme auquel il se transforme en d’autres composés chimiques, l’hydrocarbure aurait dû disparaître depuis longtemps ! Comment le méthane volatil de Titan est-il réapprovisionné ? Grâce à la mission « Cassini-Huygens » de la Nasa et de l’ESA, les planétologues ont enfin les moyens d’avancer vers la résolution de ce mystère. À mesure qu’ils dépouillent les données de l’orbiteur Cassini qui survole régulièrement Titan, ils réduisent le nombre de leurs hypothèses. Deux études impliquant le CNRS ont ainsi récemment apporté leur contribution à cet effort mondial.

La première d’entre elles avait pour objectif d’expliquer pourquoi la surface de ce corps glacé – où règne une température de – 179 °C – n’est pas entièrement recouverte d’hydrocarbures liquides¹. Longtemps en effet, les scientifiques ont imaginé que le méthane de l’atmosphère de Titan résultait de l’évaporation d’un océan s’étendant sur l’ensemble de ce globe. Mais depuis l’« atitanissage » de la sonde Huygens en janvier 2005, on sait que celui-ci n’existe pas. Pourquoi ? Olivier Mousis, de l’Institut Utinam² de Besançon, et Bernard Schmitt, du Laboratoire de planétologie de Grenoble³, proposent d’expliquer cette absence par un phénomène qui surviendrait sur Titan : le cryovolcanisme – ou volcanisme « froid ». Selon eux, le sous-sol du satellite est, au-delà d’une certaine profondeur, constitué de glaces d’eau emprisonnant du méthane sous forme d’une sorte de neige appelée clathrate. L’astre étant actif, ce mélange remonterait de temps à autre vers la surface. La conséquence en serait une brusque libération du méthane à partir d’une glace d’eau commençant à fondre. Projetée ou s’écoulant à proximité des « cratères », celle-ci se re-solidifierait alors sous l’effet du froid extrême, donnant une glace poreuse qui recouvrirait de larges régions du satellite…
« L’intérêt de cette hypothèse est qu’elle explique pourquoi un océan ne se forme pas sur Titan, raconte Olivier Mousis. Lorsque le méthane de l’air se transforme par l’action de la chimie atmosphérique en pluies d’éthane et d’autres hydrocarbures, celles-ci s’écoulent à travers la glace d’eau poreuse : l’éthane liquide disparaît dans cette calotte. » En faisant des hypothèses raisonnables sur la porosité de la glace d’eau transformée par le « cryovolcanisme », les scientifiques ont calculé que celle-ci devrait avoir au minimum une épaisseur de 2 300 mètres pour avoir enfoui sous forme de « clathrates » toutes les précipitations de l’histoire de Titan.
Pour autant, le méthane liquide ne serait pas absent de la surface de la lune gelée. En juillet 2006, les planétologues ont en effet repéré sur les images du radar de Cassini des dizaines de « surfaces lisses » au-delà des 70° de latitude nord⁴. Pour les experts, ces taches sont des lacs de méthane. Toutes réunies, ces étendues liquides, parfois longues de centaines de kilomètres, représenteraient une superficie supérieure à celle de la mer Noire⁵. Quid de leur profondeur ? C’est justement l’objet de la seconde étude impliquant le CNRS. Philippe Paillou, chercheur au Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB)⁶, Gilles Ruffié, ingénieur au Laboratoire de l’intégration, du matériau au système (IMS)⁷, et leurs collègues américains ont réexaminé les images du radar de Cassini afin de voir s’il n’était pas finalement possible de chiffrer cette valeur. Le fond des lacs étant par endroits visible sur ces clichés, ils en ont déduit que le signal de l’orbiteur pouvait traverser le liquide. Pour déterminer jusqu’à quelle profondeur, ils ont mesuré, dans le cadre d’une collaboration avec Gaz de France, la « constante diélectrique » du gaz naturel liquide, lequel est essentiellement composé de méthane⁸. Comme cette grandeur caractérise l’atténuation du signal de Cassini dans ce composé, l’équipe a pu calculer que les lacs de Titan ont une dizaine de mètres de profondeur, au moins. Et même, grâce à des données topographiques, estimer leur volume total. Celui-ci s’avère gigantesque. Les réserves de méthane de Titan seraient, en effet, 400 fois supérieures à celles de tous les hydrocarbures terrestres…

Vahé Ter Minassian