Encelade est la sixième lune de la planète Saturne par ordre de taille décroissante. Elle a approximativement 500 kilomètres de diamètre, environ un dixième de celui de la plus grande lune de Saturne, Titan.
Comme il y a de l'eau liquide, de l'énergie, et des composés organiques, Encelade est encore un autre endroit dans le système solaire où rechercher la vie.
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Encelade est essentiellement couverte de glace fraîche et propre, reflétant presque toute la lumière du soleil qui lui arrive, lui donnant une température de surface à son midi de seulement -198 °C. En dépit de sa petite taille, Encelade a un éventail de caractéristiques de surface, allant de vieilles régions avec de nombreux cratères, à des régions jeunes, tectoniquement déformés, qui se sont formé récemment, il y a environ 100 millions d'années seulement.
Encelade a été découverte le 28 août 1789, par William Herschel, mais on ne savait presque rien à son sujet jusqu'à ce que la sonde spatial Voyager II soit passée tout près d'elle au début des années 1980.En 2005, la sonde Cassini a commencé de nombreux survols proches d'Encelade, révélant sa surface et son environnement plus en détail. En particulier, Cassini a découvert des geysers d'eau riches s'exhalant de la région polaire sud.
Depuis des "cryovolcans" près du pôle jaillissent des jets de vapeur d'eau, d'autres matériaux volatiles, et des matériaux solides, y compris des cristaux de chlorure de sodium et des particules de glace, allant vers l'espace, se montant à approximativement 200 kilogrammes par seconde. Plus de 100 geysers ont été identifiés. Une partie de la vapeur d'eau retombe sous forme de "neige", le reste part vers l'espace.
Ces observations de geysers, forcément causés par des échappements de chaleur interne et le très faible nombre cratères d'impact dans la région polaire du sud, prouvent qu'Encelade est géologiquement active aujourd'hui. Comme beaucoup d'autres satellites dans les systèmes étendus des planètes géantes, Encelade est emprisonnée dans une résonance orbitale. Sa résonance avec Dione excite son excentricité orbitale, qui est atténuée par les forces de marée, réchauffant son intérieur, et expliquant probablement l'activité géologique.
Les preuves de l'eau liquide sur Encelade ont commencé à s'accumuler en 2005, quand les scientifiques ont observé les geysers contenant de la vapeur d'eau se répandant de sa surface polaire du sud, avec des jets déplaçant 250 kilogrammes de vapeur d'eau chaque seconde à une vitesse allant jusqu'à 2.189 km/h vers l'espace. En 2006 on a déterminé que les jets d'Encelade sont la source de l'anneau E de Saturne.
La composition "salée" de l'eau des geysers est une indication de plus d'un océan souterrain salé.
Les données gravimétriques des survols de Cassini en décembre 2010 ont prouvé qu'Encelade a probablement un océan d'eau liquide sous sa surface gelée.
Les mesures d'Encelade "vacillent" comme ce satellite est sujet à des mouvements de libration causés par Saturne; sa croûte glaciale toute entière est détachée du noyau rocheux et donc un océan global est présent sous la surface. La quantité de libration (0.120° ± 0.014°) implique que cet océan global est d'environ 26 à 31 kilomètres de profondeur. Pour comparaison, les océans de la Terre ont une profondeur moyenne de 3,7 kilomètres.
Un modèle suggère que cet océan salé d'Encelade (- Na, - Cl, - CO3) ait un pH alcalin de 11 à 12. Ce pH élevé est interprété comme une conséquence de la serpentinisation de la roche chondritique qui mène à la génération de H2, une source géochimique d'énergie qui peut soutenir à la fois de la synthèse abiotique et biologique des molécules organiques de ce type qui ont été détectés dans des geysers d'Encelade.
Fortuitement, Cassini a volé à travers le nuage de gaz d'un geyser pendant la rencontre du 14 juillet 2016, permettant aux instruments tels que détecteurs d'ion et le spectromètre de masse neutre (INMS) et l'analyseur de poussière cosmique (CDA) de prélever directement des matériaux du nuage. INMS a mesuré la composition du nuage de gaz, détectant essentiellement de la vapeur d'eau, mais aussi des traces d'azote, de méthane, et de dioxyde de carbone.
La confirmation visuelle des geysers d'Encelade était survenue en novembre 2005, quand l'ISS a photographié des geysers de particules glaciales montant de la région polaire du sud d'Encelade. Les images de novembre 2005 ont montré la structure en amande des geysers, indiquant de nombreux jets dont un plus grand, se prolongeant de presque 500 kilomètres de la surface. L'instrument UVIS de Cassini a plus tard observé que des jets de gaz coïncidaient avec les jets de poussière vus par l'ISS en octobre 2007.
Des observations pendant un survol le 12 mars 2008 ont permis de trouver des produits chimiques additionnels dans les geysers, y compris des traces d'hydrocarbures simples tels que le méthane, le propane, l'acétylène et le formaldéhyde. La composition des jets, mesurée par l'INMS, est semblable à celle vue sur la plupart des comètes.
Cassini a également trouvées des composés organiques simples dans quelques grains de poussière.
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15 mars 2017: La sonde Cassini voit plus de chaleur que prévu sous la surface glacée d'Encelade:
Une étude publiée dans la revue Nature Astronomy rapporte que la région polaire sud d'Encelade est plus chaude que prévu juste quelques pieds au-dessous de sa surface glacée.
Cela suggère que l'océan d'eau liquide d'Encelade pourrait être seulement à quelques kilomètres sous cette région, plus près de la surface qu'on ne le pensait jusqu'ici.
L'excès de chaleur est particulièrement prononcé sur trois fractures qui ne sont pas différentes des "rayures de tigre" - des factures prononcées qui traversent le pôle - sauf qu'elles ne semblent pas être actives actuellement.
Les fractures apparemment dormantes situées au-dessus de la mer souterraine chaude de la lune indiquent le caractère dynamique de la géologie d'Encelade, suggérant qu'elle a pu avoir vécu plusieurs épisodes d'activité, en différents endroits de sa surface.
La découverte est en accord avec les résultats d'une étude menée en 2016 par une équipe indépendante de la mission Cassini qui a estimé l'épaisseur de la croûte glacée d'Encelade. Cette étude indiquait une profondeur moyenne pour la couche de glace de 18 à 22 kilomètres, avec une épaisseur de moins de 5 kilomètres au pôle sud.
Linda Spilker, chercheuse du programme Cassini, au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Pasadena en Californie, a déclaré:
"Trouver des températures près de ces trois fractures inactives qui sont inespérément plus élevés que celles de l'extérieur ajoute au mystère d'Encelade. A quoi ressemble vraiment l'océan souterrain et est-ce que de la vie a pu avoir évolué là-bas? Cela reste des questions pour des missions futures vers ce monde-océan."
Des molécules organiques riches en carbone, qui sont des briques de construction de la vie, ont été découvertes dans les jaillissements aqueux provenant des fissures de la surface d'Encelade.
Les panaches d'Encelade émanent de nombreuses fractures appelées "Tifer stripes" situées dans l'hémisphère sud de cette lune de Saturme, découvertes par la sonde spatiale Cassini de la NASA. La source des panaches est un océan souterrain alcalin et légèrement salé dans lequel la vie pourrait potentiellement être trouvée. Les panaches fournissent commodément un moyen d'échantillonner l'océan depuis l'orbite.
Cassini a volé à travers ces panaches à plusieurs reprises, l'analysant avec son analyseur de poussière cosmique et son instrument de spectrométrie de masse ionique. Des scientifiques ont publié dans le numéro du 28 juin 2018 de la revue Nature que Cassini a détecté dans les panaches de grandes molécules organiques complexes, alors qu'auparavant, seules des molécules organiques très simples comme le méthanol avaient été identifiées. Astrobiology Magazine a également annoncé la découverte.
Les instruments de Cassini n'ont pas été conçus pour échantillonner les panaches ou analyser des molécules organiques complexes, car les panaches d'Encelade n'étaient pas connus avant cette mission.
La présence de molécules organiques ne signifie pas nécessairement qu'il y a de la vie sur Encelade, car elles peuvent se former via des processus géochimiques impliquant des interactions entre l'eau et la roche. Il est bien sûr très intéressant que ces composés proviennent d'une zone habitable d'Encelade, avec de l'eau liquide. Lorsque Cassini a survolé l'un des panaches en octobre 2015 (voir ci-dessous), il a détecté de l'hydrogène moléculaire qui se serait formé lors de réactions géochimiques dans les évents hydrothermaux du fond de la mer; ce qui signifie qu'il y a aussi une source d'énergie, une autre condition pour la vie.
Une nouvelle étude publiée le 13 avril 2017 dans le journal Science suggère que de l'hydrogène moléculaire (H2) est probablement produit en continu par des réactions entre l'eau chaude et le roche au fond de la mer d'Encelade.
En 2005, la sonde spatiale Cassini de la NASA orbitant autour de Saturne a d'abord repéré des geysers de glace d'eau en éruption partant de fissures "rayures de tigre" près du pôle sud d'Encelade. Les scientifiques pensent que ces geysers sont des matériaux expulsés d'un océan important enterré sous la coque de glace du satellite. Cela signifie qu'Encelade a de l'eau liquide, l'un des ingrédients clés nécessaires à la vie telle que nous la connaissons. L'océan reste liquide parce que l'énorme attraction gravitationnelle de Saturne tord et étire la lune, générant une chaleur interne par effet de marée. Cela fait d'Encelade un "monde habitable."
Une équipe de chercheurs dirigée par Hunter Waite, du Southwest Research Institute (SwRI) à San Antonio, a analysé les observations faites par Cassini lors d'une plongée d'octobre 2015 à travers le panache de geyser d'Encelade. Waite et son équipe ont pu calculer que l'hydrogène moléculaire représente entre 0,4 et 1,4 pour cent du volume du panache de geyser d'Encelade. D'autres calculs ont révélé que le dioxyde de carbone (CO2) représente de 0,3% à 0,8% du volume du panache.
Waite et ses collègues ont conclu que l'hydrogène moléculaire est probablement produit en continu par des réactions entre l'eau chaude et la roche dans et autour du noyau d'Encelade. Ils ont examiné d'autres explications possibles et les ont rejetées.
Une étude menée en 2016 par un autre groupe de recherche avait déjà conclu que les minuscules grains de silice détectés par Cassini n'auraient pu être produits que dans de l'eau chaude à des profondeurs significatives.
La présence présumée de H2 et de CO2 dans l'océan d'Encelade suggère donc que des réactions similaires pourraient bien se produire profondément sous la coquille glaciaire de la lune. En effet, les niveaux de H2 observés indiquent que beaucoup d'énergie chimique est potentiellement disponible dans l'océan, a déclaré Glein.
"Maintenant, Encelade est en tête de liste dans le système solaire pour ce qui est de présenter des conditions habitables", a déclaré Hunter Waite, l'un des principaux chercheurs de l'étude.
L'hydrogène dans l'océan sous la surface pourrait se combiner avec des molécules de dioxyde de carbone dans un procédé connu sous le nom de "méthanogenèse", qui crée un sous-produit du méthane. S'il y a effectivement des microbes vivant dans l'océan de la lune, ils pourraient exploiter cette source d'énergie pour subsister. Les scientifiques ont déclaré que la lune semblait avoir un approvisionnement en énergie suffisant pour soutenir la vie qui serait "à peu près l'équivalent de 300 pizzas par heure", selon Christopher Glein, un géochimiste du Southwest Research Institute au Texas.
"C'est la première fois que nous avons pu faire un dénombrement en calories d'un océan étranger", a-t-il déclaré.
Jeffrey Seewald - qui n'a pas participé à la nouvelle étude - du Département de Chimie et de Géochimie de la Marine à l'établissement océanique Woods Hole du Massachusetts, a écrit dans une pièce d'accompagnement intitulée "Perspectives" dans le même numéro de Science:
"L'abondance de H2, ainsi que les espèces de carbonate précédemment observées, suggèrent un état de déséquilibres chimiques dans l'océan d'Encelade qui représente une source d'énergie chimique capable de soutenir la vie".
Sur terre, les évents hydrothermaux en haute mer supportent des communautés de vie riches alimentées par l'énergie chimique plutôt que par la lumière du soleil.
Seewald écrit: "Certaines des voies métaboliques les plus primitives utilisées par les microbes dans ces environnements impliquent la réduction du dioxyde de carbone avec de l'hydrogène moléculaire pour former du méthane (CH4) par un processus connu sous le nom de méthanogenèse".
"Le déséquilibre chimique qui est connu pour soutenir la vie microbienne dans les océans profonds de la Terre est également disponible pour soutenir la vie dans l'océan Encelade".
Seewald est prudent sur les interprétations biologiques. Notant que l'hydrogène moléculaire est rare dans l'eau de mer de la Terre, car les microbes affamés l'utilisent rapidement:
"La présence du H2 dans l'océan Encelade est-elle un indicateur de l'absence de vie, ou est-ce un reflet de l'environnement géochimique et des écosystèmes associés sur Encelade?"
