La géologie active – et la chimie à grande échelle qu’elle peut entraîner – nécessite des quantités importantes de chaleur. Les planètes naines situées aux confins du système solaire, comme Pluton et d’autres objets de la ceinture de Kuiper, se sont formées à partir de matériaux glacials et glacés et n’ont généralement jamais transité suffisamment près du Soleil pour se réchauffer considérablement. Toute chaleur laissée par leur formation a probablement été perdue depuis longtemps dans l’espace.

Pourtant, Pluton s’est révélé être un monde riche en caractéristiques géologiques, dont certaines impliquaient un resurfaçage continu de la surface de la planète naine. La semaine dernière, des chercheurs ont rapporté que la même chose pourrait être vraie pour d'autres planètes naines de la ceinture de Kuiper. Les indications proviennent des capacités du télescope Webb, qui a pu résoudre les différences dans les isotopes de l'hydrogène trouvés sur les produits chimiques qui peuplent la surface d'Eris et de Makemake.

Froid et distant

Les objets de la ceinture de Kuiper sont originaires du système solaire lointain et se forment suffisamment loin de la chaleur du Soleil pour que de nombreux matériaux qui sont des gaz dans les planètes intérieures, comme l'azote, le méthane et le dioxyde de carbone, soient des glaces solides. Beaucoup de ces corps se sont formés suffisamment loin de l’influence gravitationnelle des huit planètes majeures pour ne jamais avoir fait de voyage dans le système solaire interne, plus chaud. De plus, comme il y avait beaucoup moins de matière loin du Soleil, la plupart des corps sont assez petits.

Bien qu'ils auraient commencé à chaud en raison du processus par lequel ils se sont formés, leur petite taille signifie un rapport surface/volume important, permettant à la chaleur interne de se propager relativement rapidement vers l'espace. Depuis lors, toute chaleur provient de rares événements de collision ou de la désintégration d’isotopes radioactifs.

Pourtant, la visite de New Horizons sur Pluton a clairement montré qu'il ne faut pas beaucoup de chaleur pour faire fonctionner une géologie active, bien que les changements saisonniers de la lumière solaire soient susceptibles d'expliquer certaines de ses caractéristiques. La lumière du soleil est moins susceptible d'avoir une influence sur des mondes comme Makemake, qui orbite à une distance et demie de l'approche la plus proche de Pluton par rapport au Soleil. Éris, qui est presque aussi grande que Pluton, orbite à plus de deux fois la distance la plus proche de Pluton.

Envoyer une mission sur l’une ou l’autre de ces planètes prendrait des décennies, et aucune n’est en développement pour le moment, nous ne pouvons donc pas savoir à quoi ressemblent leurs surfaces. Mais cela ne veut pas dire que nous ne savons rien d’eux. Et le télescope spatial James Webb a considérablement enrichi ce que nous savons.

Le Webb a été utilisé pour imager la lumière du soleil réfléchie par ces objets, obtenant ainsi son spectre infrarouge, c'est-à-dire la quantité de lumière réfléchie à différentes longueurs d'onde. Le spectre est influencé par la composition chimique de la surface des planètes naines. Certains produits chimiques peuvent absorber des longueurs d'onde spécifiques de la lumière infrarouge, garantissant ainsi qu'ils ne soient pas réfléchis. En notant où le spectre descend, il est possible de déterminer quels produits chimiques sont présents.

Une partie de ce travail a déjà été réalisée. Mais Webb est capable d'imager des parties du spectre qui étaient auparavant inaccessibles, et ses instruments sont même capables d'identifier différents isotopes des atomes composant chaque produit chimique. Par exemple, certaines molécules de méthane (CH₄) verront, au hasard, l'un de leurs atomes d'hydrogène remplacé par son isotope plus lourd, le deutérium, formant CH₃D. Ces isotopes peuvent potentiellement agir comme des traceurs, nous indiquant l’origine des produits chimiques.