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Sep 19, 2023

Webb observe le panache de vapeur d'eau d'Encelade

Comme Encelade orbite rapidement autour de Saturne avec une période de seulement 1,37 jours terrestres,

Alors qu'Encelade orbite rapidement autour de Saturne avec une période de seulement 1,37 jours terrestres, la vapeur d'eau éjectée se répand le long et autour de son orbite, formant un grand tore autour de la géante gazeuse.

Les images de la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam) montrent un panache de vapeur d'eau jaillissant du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. Crédit image : NASA / ESA / CSA / STScI / G. Villanueva, NASA's Goddard Space Flight Center / A. Pagan, STScI.

Encelade est la sixième plus grande lune de Saturne avec un diamètre de 505 km (314 miles).

Découverte en 1789 par l'astronome britannique d'origine allemande William Herschel, cette lune est l'une des cibles scientifiques les plus passionnantes de notre système solaire dans la recherche de la vie au-delà de la Terre.

Encelade est probablement la plus grande source d'eau du système saturnien, avec de l'eau et d'autres matériaux projetés sur l'orbite de Saturne par une activité géologique localisée.

Les premiers indices d'activité géologique sur Encelade ont été fournis par le Voyager de la NASA et des observations télescopiques dans les années 1980 et 1990, trouvant une association étroite entre l'orbite d'Encelade et l'anneau le plus externe et le plus large de Saturne - l'anneau E dense.

En 2005, plusieurs instruments à bord du vaisseau spatial Cassini de la NASA ont découvert un panache de gaz et de grains de glace émergeant de fissures dans la région polaire sud d'Encelade.

Un tore d'eau le long de l'orbite d'Encelade a récemment été observé par spectroscopie submillimétrique avec l'Observatoire Herschel de l'ESA.

Les mesures de Cassini du gaz de panache ont été faites en utilisant la spectrométrie de masse le long de trajectoires de survol spécifiques et via l'occultation stellaire dans la région intérieure du panache (moins de 200 km).

En revanche, les mesures du tore n'étaient pas spatialement résolues, mais elles indiquaient la présence de vapeur d'eau largement dans tout le système saturnien.

Alors que le flux de grains glacés du panache varie sur plusieurs échelles de temps, les variations du flux de vapeur sont beaucoup moins bien comprises, ainsi que la façon dont elles affectent la structure et l'évolution du tore.

En analysant les émissions moléculaires sur de grandes distances depuis Encelade avec le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb, le Dr Geronimo Villanueva du Goddard Space Flight Center de la NASA et ses collègues ont pu cartographier la distribution de l'eau dégazée, comparer le niveau d'activité à celle déterminée par les mesures de Cassini, et établir une connexion directe du panache au nuage étendu de matière au-delà du panache qui s'est probablement accumulé sur plusieurs orbites.

"Quand je regardais les données, au début, je pensais que je devais me tromper. C'était tellement choquant de détecter un panache d'eau de plus de 20 fois la taille de la lune", a déclaré le Dr Villanueva.

"Le panache d'eau s'étend - jusqu'à 10 000 km (6 000 miles) - bien au-delà de sa zone de rejet au pôle sud."

L'infographie montre un diagramme de Saturne, Encelade et son tore en haut, l'image NIRCam d'Encelade en bas à gauche et les spectres de l'instrument NIRSpec en bas à droite. Crédit image : NASA / ESA / CSA / STScI / L. Hustak, STScI / G. Villanueva, Centre de vol spatial Goddard de la NASA.

La longueur du panache n'était pas la seule caractéristique qui intriguait les chercheurs.

La vitesse à laquelle la vapeur d'eau jaillit, environ 79 gallons par seconde, est également particulièrement impressionnante.

"L'orbite d'Encelade autour de Saturne est relativement rapide, à peine 33 heures. Alors qu'elle tourne autour de Saturne, la lune et ses jets crachent essentiellement de l'eau, laissant un halo, presque comme un beignet, dans son sillage", a déclaré le Dr Villanueva. .

"Dans les observations de Webb, non seulement le panache était énorme, mais il y avait juste de l'eau absolument partout."

"Ce beignet d'eau flou qui est apparu 'partout', décrit comme un tore, est co-localisé avec l'anneau E de Saturne."

Les observations de Webb démontrent directement comment les panaches de vapeur d'eau de la lune alimentent le tore.

En analysant les données de Webb, les auteurs ont déterminé qu'environ 30 % de l'eau reste dans ce tore et que les 70 % restants s'échappent pour alimenter le reste du système d'eau saturnien.

"À l'heure actuelle, Webb fournit un moyen unique de mesurer directement comment l'eau évolue et change au fil du temps à travers l'immense panache d'Encelade, et comme nous le voyons ici, nous ferons même de nouvelles découvertes et en apprendrons davantage sur la composition de l'océan sous-jacent", a déclaré Dr Stefanie Milam, également du Goddard Space Flight Center de la NASA.

"En raison de la couverture et de la sensibilité des longueurs d'onde de Webb, et de ce que nous avons appris des missions précédentes, nous avons une toute nouvelle fenêtre d'opportunité devant nous."

Les résultats paraissent cette semaine dans la revue Nature Astronomy.

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GL Villanueva et al. 2023. Cartographie moléculaire JWST et caractérisation du panache d'eau d'Encelade alimentant son tore. Nature Astronomy, sous presse