océan souterrain

Dans les cratères polaires de la Lune, où le Soleil ne brille jamais, le régolithe pourrait accumuler pendant des décennies une charge électrique cachée en profondeur. C'est comme un compte en banque où les revenus et le solde ne correspondent pas : une particule cède de l'énergie, mais la charge ne reste pas toujours en place.

Chaque nuit martienne, les cristaux de sel à la surface de la planète absorbent l'humidité de l'air raréfié, comme une éponge qui se remplit d'eau au contact d'un chiffon humide. Au matin, une saumure microscopique s'est accumulée à l'intérieur, et le jour, quand la température monte, elle se retrouve piégée dans de minuscules cavités.

Deux lamelles de mica, lisses comme des miroirs, se rapprochent lentement dans une solution de calcium. À une distance de cinquante nanomètres, une barrière invisible surgit soudain entre elles : comme si quelqu'un avait tendu une toile de molécules entre les parois.

Un fleuve dessiné sur une carte n'est toujours qu'une ligne. Mais placez-vous sur la rive, et vous verrez : dans le lit, il y a des courants plus rapides, des tourbillons, des bras qui tantôt se rejoignent, tantôt se séparent. La toile cosmique est comme ce fleuve, mais fait de matière noire, et jusqu'à récemment, les astronomes la dessinaient d'un seul trait.

À neuf heures du matin, le détecteur DarkSide-50, à 1400 mètres sous le mont Gran Sasso, enregistre une faible impulsion d'ionisation. Vers onze heures du soir, la fréquence de tels événements diminue nettement.

La Lune est une sphère sans air faite d'une croûte rocheuse dense appelée régolithe. Lorsque des particules rapides venues de l'espace la percutent, des muons naissent dans le sol : des cousins instables des électrons, environ deux cents fois plus lourds. La plupart filent vers le bas et s'éteignent dans l'épaisseur.

Depuis que Voyager 2 a survolé Uranus en 1986, les lunes glacées de la planète gardaient leur secret : d'où venait le dioxyde de carbone à leur surface ? Les spectromètres de l'époque ne faisaient que suggérer la présence de CO₂, sans pouvoir en déterminer l'origine.

Une sub-Neptune est une planète dont la taille se situe entre celle de la Terre et celle de Neptune. Ces mondes sont très nombreux dans notre Galaxie, mais leur structure est encore débattue. Une nouvelle étude montre que, dans leur jeunesse, ces planètes se comportent comme une éponge imbibée d'eau.

La surface martienne est un endroit où tout être vivant meurt rapidement. Les rayons cosmiques et les oxydants omniprésents stérilisent la couche supérieure du sol. Mais il suffit de creuser un peu plus profond pour que le tableau change. Là où les ultraviolets n'atteignent pas, une zone propice à la vie pourrait se cacher. Cette zone repose sur un carburant étrange : le rayonnement.

La glace ordinaire, à très basse température et sous haute pression, ne fond pas mais se transforme en une autre substance solide — tout aussi amorphe, mais beaucoup plus dense. Pendant longtemps, personne ne comprenait ce qui se passait exactement au moment où la glace de faible densité commence à devenir dense.

Encelade est une minuscule lune de Saturne, recouverte d'une épaisse croûte de glace. En dessous, un océan salé s'agite, et dans les profondeurs, un noyau chaud et poreux fonctionne peut-être, telle une éponge imbibée d'eau et de chaleur. Mais comment voir à travers des dizaines de kilomètres de glace ? Pas besoin de forer : on peut utiliser un « écho » électromagnétique.

Si l'on ne remue pas un cocktail en couches, le sirop lourd descend au fond. Une jeune planète est un océan bouillonnant de roche en fusion. En refroidissant, des minéraux s'y cristallisent : certains, comme le fer, deviennent plus lourds et coulent, d'autres flottent. On pourrait penser qu'une couche dense s'accumule près du noyau.

Au-delà de Neptune, dans la ceinture de glace, des astronomes ont observé l'objet (612533) 2002 XV93 masquer brièvement une étoile lointaine. En utilisant la méthode du transit (quand une planète atténue la lumière d'une étoile l'espace d'une seconde, comme une mouche devant une lampe), William Borucki et David…

Dans un nuage froid de gaz et de poussière, que les astronomes appellent TMC-1, on a récemment découvert deux substances soufrées : l'une sent l'amande amère, l'autre les œufs pourris. Mais dans un tel nuage, il y a moins de soufre qu'il ne devrait y en avoir. Où passe-t-il ? Il semble se cacher dans de minuscules poches de glace à la surface des grains de poussière.

À la périphérie de notre Galaxie, bien au-delà du disque d'étoiles familier, le télescope Subaru a aperçu quelque chose d'inattendu : un nuage d'étoiles dispersé, s'étendant sur une surface de cent degrés carrés dans le ciel.

La surface d'Europe est une armure de glace sans cesse mitraillée par des particules chargées provenant de la magnétosphère de Jupiter. Les électrons percutent le réseau cristallin de la glace, perdent de l'énergie et déclenchent des réactions chimiques.

L'eau n'est pas la seule chose nécessaire à la vie. Pour que les premières chaînes ressemblant à l'ARN s'assemblent à partir de molécules simples, il faut de l'ultraviolet – comme la lumière du soleil qui aide les plantes, mais plus dur et de longueur d'onde plus courte. Les grandes étoiles comme le Soleil en émettent suffisamment.

Sous une fine couche de poussière cosmique rouge sur Mars se cache de la glace d'eau. Sa présence a été confirmée par l'atterrisseur Phoenix, qui a creusé le sol dans la région polaire, et par des instruments orbitaux qui sondent le sous-sol à l'aide de radar et de spectroscopie neutronique.

Il y a 4 milliards d'années, la jeune Terre était impitoyablement bombardée de météorites, laissant des cratères en forme d'entonnoirs. Les pluies les remplissaient d'eau, formant des mares peu profondes où s'accumulaient des bulles graisseuses.

Bien sous nos pieds, à des centaines de kilomètres de profondeur, se trouve une couche capable d'absorber l'eau comme une éponge. Les minéraux qui s'y trouvent — la wadsleyite et la ringwoodite — peuvent retenir jusqu'à 1 à 2 % de leur poids en eau dans leur réseau cristallin.

Le télescope Kepler William Borucki captait les faibles scintillements d'étoiles lointaines et a découvert des milliers d'planètes autour d'autres soleils. Parmi elles, un vide béant : il n'existe presque pas de mondes entre les sphères rocheuses et les géantes d'eau flasques.

Au fond des cratères lunaires où le Soleil ne regarde jamais, règne un froid éternel — environ moins 240 degrés Celsius. Dans ces poches de glace, appelées régions en permanence à l'ombre, on envisage d'installer un résonateur à miroirs en silicium monolithique.

La Terre est comme une pâte préparée selon une recette précise : deux parts d'eau pour une part de terre. Trop d'eau, et la planète devient un océan sans fin, où l'intelligence n'a rien à quoi se raccrocher. Trop de terre, et l'eau s'enfonce dans les profondeurs, laissant place à un désert.

À l'intérieur des planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, la chaleur ne monte pas toujours librement. Les éléments lourds, plus abondants dans certaines couches que dans d'autres, empêchent le fluide chaud de remonter. Il se produit alors une semi-convection : un mélange où la chaleur et la composition se propagent à des vitesses différentes.

Pour savoir s'il y a de l'eau dans une roche martienne sans la briser, les scientifiques ont utilisé la radiographie par neutrons et rayons X — comme à l'hôpital. Les neutrons détectent l'hydrogène, composant de base de l'eau, et permettent de dresser une carte de l'humidité à l'intérieur de l'échantillon.

En voyageant à travers la Galaxie, le Système solaire plonge parfois dans d'épais nuages interstellaires — des amas d'hydrogène et de poussière très dilués.

Pour repérer la vie sur d'autres planètes, il n'est pas nécessaire de chercher de l'oxygène dans l'air. Les êtres vivants colorent la surface de leur monde : les plantes terrestres en vert, les bactéries en violet. Le futur télescope spatial HWO pourra capter ces « couleurs de la vie » sur les exoplanètes.

Une étoile chauffe sa planète comme un four chauffe une marmite. Pour la plupart des sub-Neptunes (des mondes plus grands que la Terre mais plus petits que Neptune), la chaleur est suffisante pour qu'un océan de roche en fusion bouillonne éternellement sous un ciel d'hydrogène.

Parmi les exoplanètes, on trouve souvent des sub-Neptunes – des mondes un peu plus petits que Neptune. On les détecte par la méthode du transit (l'occultation de l'étoile), dont le pionnier fut William Borucki.

La Lune pourrait avoir sa propre minuscule lune, comme une poupée russe, mais dans l'espace. La poupée extérieure est la planète, celle du milieu est la lune, et la plus petite est une mini-lune, ou sub-lune. Newton a montré que tous les corps s'attirent, et la gravité les maintient ensemble.

Une jeune sub-Neptune est une cocotte-minute où l'hydrogène et la roche mijotent dans le même chaudron. Six masses terrestres, trois pour cent d'hydrogène en masse, une température interne supérieure à 4000 K.

L'eau, c'est l'étalon-or de la vie. On en cherche des traces sur Mars, dans les lunes glacées, dans les atmosphères de planètes lointaines. Mais et si la vie n'avait pas besoin d'eau ? Sur une exoplanète rocheuse chaude à atmosphère ténue, l'eau s'évaporerait en quelques heures.