Mis à jour le 18 novembre 2025 à 23h12. De nouvelles simulations informatiques affinent nos connaissances sur les geysers cryovolcaniques d’Encelade, une lune de Saturne, et ouvrent des perspectives pour la recherche de vie dans son océan souterrain.
- Les simulations révèlent que les rejets de glace d’Encelade sont inférieurs de 20 à 40 % aux estimations précédentes.
- L’étude a été menée par des chercheurs de l’Institut Royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique et de l’Université du Texas à Austin.
- Ces résultats sont cruciaux pour la planification de futures missions robotiques explorant le système saturnien.
Des observations datant du XVIIe siècle, réalisées par Christian Huygens et Giovanni Cassini, avaient déjà suggéré que les structures lumineuses entourant Saturne n’étaient pas des corps solides, mais des anneaux composés d’arcs fins. Des siècles plus tard, la mission Cassini-Huygens de la NASA a propulsé cette exploration dans l’ère spatiale. Depuis 2005, le vaisseau spatial a transmis une multitude d’images détaillées, transformant notre compréhension de Saturne et de ses lunes.
Parmi les découvertes les plus marquantes figure celle concernant Encelade, une petite lune glacée où d’impressionnants geysers projettent de la matière dans l’espace, créant un anneau ténu autour de Saturne constitué de débris éjectés. C’est en analysant les données collectées par Cassini que des chercheurs du Centre informatique avancé du Texas (TACC) ont pu affiner leurs estimations de la quantité de glace qu’Encelade perd dans l’espace.
Ces nouvelles simulations, basées sur des modèles de Simulation directe Monte-Carlo (DSMC), permettent de mieux décrire le comportement des geysers cryovolcaniques. Selon Arnaud Mahieux, chercheur principal à l’Institut Royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique et affilié au Département de génie aérospatial et mécanique de l’UT Austin :
« Les débits massiques d’Encelade sont de 20 à 40 pour cent inférieurs à ceux trouvés dans la littérature scientifique. »
Arnaud Mahieux, chercheur à l’Institut Royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique
L’étude, publiée en août 2025 dans le Journal of Geophysical Research: Planets, s’appuie sur des recherches antérieures menées par Mahieux en 2019, qui avaient pour la première fois utilisé les techniques DSMC pour déterminer les conditions initiales des geysers, telles que la taille des évents et la composition des jets.
« Les simulations DSMC sont très coûteuses en temps de calcul », explique Mahieux. « Nous avons utilisé les supercalculateurs TACC en 2015 pour obtenir des paramétrages qui ont réduit le temps de calcul de 48 heures à quelques millisecondes seulement. » Grâce à ces avancées, l’équipe a pu calculer des propriétés clés des geysers, comme leur densité et la vitesse de déplacement des gaz et des particules, en se basant sur les mesures de Cassini.
Encelade, d’un diamètre d’environ 505 kilomètres, possède une faible gravité qui ne suffit pas à retenir les jets en éruption. Les nouveaux modèles DSMC sont conçus pour représenter avec précision cet environnement de faible gravité, contrairement aux modèles précédents. Mahieux compare ce phénomène à une éruption volcanique, Encelade agissant comme un volcan crachant de la vapeur d’eau et de la glace dans l’espace.
Le développement du code DSMC, nommé Planet, a été dirigé en 2011 par David Goldstein, professeur à l’UT Austin. Les simulations ont été réalisées sur les supercalculateurs Stampede3 et Lonestar6 du TACC, grâce au portail de cyberinfrastructure de recherche de l’Université du Texas.
Saturne orbite au-delà de la « ligne des neiges » dans le système solaire, aux côtés d’autres géantes gazeuses comme Jupiter, Uranus et Neptune, qui abritent également des lunes glacées. « Il y a un océan d’eau liquide sous ces ‘grosses boules de glace’ », souligne Mahieux. « Il existe de nombreux autres mondes que la Terre qui possèdent un océan liquide. Les geysers d’Encelade ouvrent une fenêtre sur les conditions souterraines. »
La NASA et l’Agence spatiale européenne prévoient de futures missions vers Encelade, avec pour objectif d’aller au-delà des simples survols et, potentiellement, de forer à travers la croûte glacée pour atteindre l’océan sous-jacent et y rechercher des signes de vie.
« Les superordinateurs peuvent nous donner des réponses à des questions que nous n’avions même pas rêvé de poser il y a 10 ou 15 ans », conclut Mahieux. « Nous pouvons désormais nous rapprocher beaucoup plus de la simulation de ce que fait la nature. »
