Titan (lune) - Définition

Climat

La température à la surface de Titan est d’environ 94 K (−179 °C). À cette température, la glace d’eau ne se sublime pas et l’atmosphère est presque entièrement dénuée de vapeur d’eau. Le brouillard de l’atmosphère contribue à un contre-effet de serre en réfléchissant la lumière du soleil : la surface de Titan est nettement plus froide que sa haute atmosphère. Les nuages de Titan, probablement composés de méthane, d’éthane ou autres composés organiques simples, sont épars et variables et ponctuent l’ensemble du brouillard. Ce méthane atmosphérique crée quant à lui un effet de serre, sans lequel la surface de Titan serait encore plus froide. Les données de la sonde Huygens indiquent qu’il pleut périodiquement du méthane liquide ainsi que d’autres composés organiques depuis l’atmosphère jusqu’à la surface de la lune. En octobre 2007, des observateurs mesurent une augmentation de l’opacité apparente des nuages au-dessus de la région équatoriale de Xanadu, suggérant une « bruine de méthane », bien qu’il n’y ait aucune preuve directe de pluie.

Les simulations de la configuration des vents globale basée sur les données de la vitesse des vents prises par Huygens durant sa descente ont suggérées que l’atmosphère de Titan circule dans une énorme et unique cellule Hadley. L’air chaud monte dans l’hémisphère sud de Titan (hémisphère qui était en « été » lors de la descente de Huygens) et descend dans l’hémisphère nord. Cela entraîne un débit d’air de haute altitude du sud vers le nord et un flux d’air à basse altitude du nord au sud. Une telle cellule de Hadley n’est possible que sur un monde qui tourne lentement, ce qui est le cas de Titan. La circulation du vent de pôle-à-pôle semble être centrée sur la stratosphère ; les simulations suggèrent qu’ils changent tous les douze ans, avec une période de transition de trois ans, au cours de l’année de Titan (30 années terrestres). Cette cellule crée une bande globale de basse pression ce qui est en effet une variation de zone de convergence intertropicale terrestre (ZCIT). Contrairement à la Terre, cependant, où les océans limitent la ZCIT aux tropiques, sur Titan, la zone se promène d’un pôle à l’autre, transportant avec lui des nuages chargés d’une pluie de méthane. Cela signifie que Titan, en dépit de ses températures glaciales, peut être considéré comme ayant un climat tropical.

Le nombre de lacs de méthane visibles près du pôle sud de Titan est nettement plus petit que le nombre observé à proximité du pôle nord. Comme le pôle Sud est actuellement en été et le nord en hiver, une hypothèse se dégage selon laquelle les pluies de méthane s’abattent sur les pôles en hiver et s’en évapore en été.

Nuages

Image en fausse couleurs d’un nuage au dessus du pôle nord de Titan.

En septembre 2006, Cassini a imagée un gros nuage à une altitude de 40 km au dessus du pôle nord de Titan. Bien que le méthane soit connu pour se condenser dans l’atmosphère de Titan, le nuage serait plus probablement composé d’éthane, car les particules détectée été seulement de 1 à 3 micromètres et que l’éthane pouvait aussi congeler à ces altitudes. En décembre 2006, Cassini a de nouveau observé la couverture nuageuse et détecté du méthane, de l’éthane et d’autres composés organiques. Le nuage mesurait plus de 2 400 km de diamètre et était toujours visible au cours d’un survol suivant un mois plus tard. Une hypothèse est qu’il pleut (ou, s’il fait suffisamment froid, qu’il neige) sur le pôle nord, les courants descendants à des latitudes septentrionales sont assez forts pour « souffler » les particules organiques sur la surface de la lune. Ce sont là les preuves les plus solides qui plaident pour la vieille hypothèse du cycle méthanologique (analogue au cycle hydrologique terrestre) sur Titan.

Les nuages ont également été trouvés dans le ciel titanien austral. Tout en couvrant généralement 1 % du disque de la lune, des explosions ont été observées dans la couverture nuageuse qui s’étend alors rapidement à pas moins de 8 %. Une hypothèse affirme que les nuages se forment lors d’accroissement de la lumière du soleil pendant l’été titanienne, générant un soulèvement dans l’atmosphère, qui contribue à la convection. Cette explication est compliquée par le fait que la formation des nuages a été observée non seulement après le solstice d’été, mais également à la mi-printemps. L’augmentation du taux d’« humidité de méthane » au pôle sud contribue éventuellement à l’augmentation rapide de la taille des nuages. C’est actuellement l’été dans l’hémisphère sud de Titan et cela le restera jusqu’en 2010, lorsque l’orbite de Saturne, qui régit le mouvement de la lune, fera pencher l’hémisphère nord vers le Soleil. Lorsque le changement de saisons aura lieu, il est prévu que l’éthane commence à se condenser au dessus du pôle sud

Les modèles de recherche qui sont étayés par les observations, suggèrent que des nuages titaniens se groupent sur des zones privilégiées et que la couverture nuageuse varie selon sa distance à la surface sur les différents paysages du satellite. Dans les régions polaires (supérieure à 60° de latitude), des nuages d’éthane rependus et durables apparaissent dans et au-dessus de la troposphère ; à des latitudes inférieures, se sont principalement des nuages de méthane qui se trouvent entre 15 et 18 km d’altitude, et sont plus sporadiques et localisées. Dans l’hémisphère d’été, des nuages de méthane sont fréquents et épais mais sporadiques et semblent se regrouper autour de 40°.

Les observations au sol révèlent aussi des variations saisonnières de la couverture nuageuse. Au cours de l’orbite de 30 ans de Saturne, les systèmes nuageux de Titan semblent se manifester pendant 25 ans, puis se dissiper pendant quatre à cinq ans avant de réapparaître à nouveau.