Découvert en 1655, deuxième plus grand satellite naturel du Système solaire après Ganymède, monde composé de roche et d’eau gelée et doté d’une atmosphère dense, Titan est l’une des lunes de Saturne mais également la prochaine destination de la NASA. La mission Dragonfly, quatrième mission du programme New Frontiers, enverra dès 2026 un engin volant sur le satellite afin de l’étudier sous toutes les coutures, en se concentrant principalement sur la recherche des éléments nécessaires à la vie.
Pour sa toute nouvelle mission scientifique planétaire, la NASA a pour objectif de poser un robot à la surface de Titan, la lune de Saturne, une cible de choix dans la recherche de la vie extraterrestre. Dragonfly sera la première mission de ce type. Le quadricoptère de la taille d’une voiture, équipé d’instruments capables d’identifier de grandes molécules organiques, devrait être lancé en 2026, arriver à destination en 2034, puis se rendre à plusieurs endroits à des centaines de kilomètres de distance.
« La science est convaincante… et la mission est audacieuse » déclare Zurbuchen, administrateur adjoint de la NASA pour la science. « Je suis convaincu que le moment est venu de le faire ».
Titan : une mission scientifique de premier ordre
Titan est plus grand que la planète Mercure et aussi diversifié géographiquement que la Terre. Cette grande lune froide présente une atmosphère épaisse et riche en méthane, des montagnes de glace et les seules mers de surface du Système solaire, avec celles de la Terre. Mais sur Titan, les rivières et les lacs regorgent d’hydrocarbures liquides. Les scientifiques pensent que si la lune recèle de l’eau, elle existe dans un océan caché sous la croûte gelée.
BIG NEWS: The next @NASASolarSystem mission is… #Dragonfly – a rotorcraft lander mission to Saturn’s largest moon Titan. This ocean world is the only moon in our solar system with a dense atmosphere & we’re so excited to see what Dragonfly discovers: https://t.co/whePqbuGBq pic.twitter.com/BQdMhSZfgP
— Jim Bridenstine (@JimBridenstine) June 27, 2019
C’est un monde tout à fait différent du nôtre, et pourtant « nous savons qu’il contient tous les ingrédients nécessaires pour préserver la vie » déclare Lori Glaze, directrice de la division des sciences planétaires de la NASA. Les anneaux et chaînes complexes de carbone de Titan sont essentiels à de nombreux processus biologiques fondamentaux et peuvent ressembler aux blocs biochimiques à partir desquels la vie sur Terre a évolué. Dragonfly donnera « l’occasion de découvrir les processus qui étaient présents sur la Terre primitive et peut-être même les conditions qui hébergent la vie de nos jours » indique Glaze.
Programme New Frontiers et Dragonfly
Il s’agit de la quatrième mission financée dans le cadre du programme New Frontiers de la NASA, qui soutient des projets de sciences planétaires de taille moyenne coûtant moins d’un milliard de dollars. Elle suit les traces de la sonde spatiale New Horizons, qui a survolé Pluton et l’objet MU69 de la ceinture de Kuiper ; l’explorateur d’astéroïdes OSIRIS-REx ; et la sonde Juno en orbite autour de Jupiter.
Il s’agissait de l’une des deux propositions de programme examinées depuis décembre 2017. L’autre finaliste était la mission CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return), concernant la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Cet engin spatial se serait posé sur la comète, en aurait prélevé un échantillon à sa surface et serait retourné sur Terre en novembre 2038.
Dragonfly atterrira près de l’équateur de Titan, parmi les dunes composées de neige hydrocarbonée solide. Il sera alimenté par l’énergie thermique du plutonium radioactif. Mais avec huit rotors, il sera capable de couvrir beaucoup plus de distance que n’importe quel autre robot à roues — jusqu’à 15 km par saut.
« Il est en fait plus facile de voler sur Titan » déclare Elizabeth Turtle, chercheuse au laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins. L’atmosphère de ce monde est plus épaisse que celle de la Terre et sa gravité plus faible. L’engin doit cependant être capable de manœuvrer seul.
Les signaux venant de la Terre mettent 43 minutes pour atteindre Titan, ce qui rend Dragonfly beaucoup plus compliqué à manœuvrer qu’un drone standard. Les scientifiques ont dû développer un système de navigation qui permettra au vaisseau spatial d’identifier les dangers, de voler et d’atterrir de manière autonome.
Une destination minutieusement choisie pour Dragonfly
Sa destination finale est le Selk Crater, le site d’un ancien impact de météorite où les scientifiques ont découvert des traces d’eau liquide, de molécules organiques et de l’énergie pouvant alimenter des réactions chimiques. La conception audacieuse a poussé la NASA à demander à deux équipes indépendantes d’examiner le plan de la mission et de déterminer si le projet pouvait être exécuté aux coûts autorisés, a déclaré Zurbuchen. En fin de compte, l’agence a décidé que le projet était faisable.
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« Bien qu’il s’agisse d’une nouvelle façon d’explorer une planète différente, il s’agit en réalité d’une technologie très mature sur Terre » indique Turtle. « Vraiment, ce que nous faisons avec Dragonfly, c’est l’innovation et non l’invention ».
La NASA n’a pas vu la surface de Titan depuis 2005, lorsque la sonde Huygens est passée à travers ses nuages oranges pour révéler un panorama étrange. Chaque élément semblable à la Terre sur cette étrange lune avait une structure chimiquement étrangère. « Au lieu d’eau liquide, Titan a du méthane liquide » expliquent les chercheurs. « Au lieu de roches silicatées, Titan a de la glace d’eau. Au lieu de la poussière, Titan laisse des particules d’hydrocarbures se déposer dans l’atmosphère ».
À près d’un milliard de kilomètres du Soleil, son monde est extrêmement froid. Les températures moyennes sont de -180 °C par une journée ensoleillée. Si plus d’oxygène était présent, ces hydrocarbures abondants s’enflammeraient rapidement. La présence de tout ce méthane — une molécule qui est généralement détruite par la lumière du soleil en quelques millions d’années — est ce qui intrigue le plus les scientifiques.
Sa persistance suggère un processus qui renouvelle continuellement l’approvisionnement de Titan. Ils pensent maintenant que Titan fait face à un climat très semblable à celui sur Terre — à l’exception de ses nuages composés d’hydrocarbures et de ses précipitations sous forme de composés organiques.
Titan : un laboratoire pour étudier la vie… et peut-être en découvrir une nouvelle
Selon Turtle, Titan ressemble à bien des égards à la Terre primitive, avant que la vie évolue et change irrévocablement la planète. « Titan est juste un laboratoire de chimie parfait pour comprendre la chimie qui s’est produite avant qu’elle ne passe à la biologie ».
Sarah Hörst, planétologue à l’Université Johns Hopkins, membre de l’équipe scientifique et technique de Dragonfly, a déjà comparé Titan à une cuisine cosmique dans laquelle les scientifiques ont trouvé tous les ingrédients de la vie. « Mais vous n’étiez pas là quand ils ont été mélangés, vous ne savez donc pas ce qu’ils ont mélangé. Vous ne savez pas ce qui se passera quand vous le ferez ». Tous ces ingrédients peuvent ne rien donner. Ou bien, ils pourraient être des signes de « vie telle que nous ne la connaissons pas », une forme de biologie basée sur les hydrocarbures, plutôt que sur l’eau.
Depuis l’atterrissage de Huygens, les scientifiques ont décelé d’autres composés moléculaires : des molécules chargées négativement associées à des réactions chimiques complexes ; des noyaux d’hydrogène, de carbone et d’azote à partir desquels des acides aminés peuvent être construits ; et des molécules qui peuvent s’agglutiner pour former une enveloppe sphérique très semblable aux membranes qui entourent les cellules.