La sonde Cassini révèle un océan bouillonnant caché sous la glace de Saturne

Un océan salé se cache sous la croûte glacée d’Encelade. Les geysers analysés par la sonde Cassini contiennent des molécules organiques, du phosphore et de l’hydrogène, tandis que le noyau rocheux pourrait fournir l’énergie nécessaire à l’apparition de la vie.

Représentation artistique d’un geyser à la surface glacée d’Encelade, avec Saturne en arrière-plan.

Près d’une décennie après la fin de la mission Cassini, les données recueillies continuent de révéler des surprises inattendues sur Encelade, la lune de Saturne. En particulier, l’océan chaud et salé dissimulé sous sa croûte glacée semble constituer un laboratoire chimique actif, riche en molécules complexes.

Tous les ingrédients nécessaires à l’apparition de la vie y sont présents, même si aucune trace de micro-organismes n’a encore été découverte.

Cassini : la mission qui a révélé les secrets d’Encelade

La mission Cassini-Huygens, fruit d’une collaboration entre la NASA, l’ESA et l’ASI, a été lancée en 1997 avec pour objectif d’étudier Saturne, ses anneaux et ses lunes. Après avoir atteint sa destination en 2004, Cassini a recueilli des données pendant 13 ans avant d’achever sa mission en 2017 par une descente contrôlée, mais irréversible, dans les couches profondes de l’atmosphère de Saturne.

Avant même sa plongée finale vers Saturne, Cassini avait largué la sonde Huygens en direction de Titan, avec un objectif similaire : recueillir et transmettre des informations sur les couches profondes de son atmosphère au cours de sa descente.

La découverte la plus importante réalisée par Cassini a été l’existence d’un vaste océan d’eau liquide et salée caché sous la surface glacée et inhospitalière d’Encelade.

Représentation artistique de la sonde Cassini explorant Saturne, ses anneaux et ses lunes.

Son existence a été révélée grâce aux geysers observés par la sonde Cassini dans la région du pôle Sud.

Le nom d’Encelade lui a été attribué par l’astronome Herschel, conformément à la convention déjà utilisée pour les lunes découvertes auparavant : les nommer en l’honneur des Titans et des Géants de la mythologie grecque. Encelade était l’un de ces Géants, fils de Gaïa et d’Ouranos. Selon la légende, il fut vaincu par la déesse Athéna lors de la Gigantomachie et enseveli vivant en Sicile, sous l’Etna. On pensait que cet endroit constituait sa prison et qu’il était à l’origine des éruptions du volcan.

Parmi les 274 lunes découvertes autour de Saturne à ce jour, Encelade est la sixième plus grande, avec un diamètre d’environ 500 km.

Encelade possède une structure interne stratifiée, composée d’un noyau rocheux recouvert par un océan liquide d’environ 30 à 40 km de profondeur, lui-même surmonté d’une très épaisse croûte de glace.

À l’intérieur des geysers : une fenêtre sur l’océan caché

Après leur découverte, la sonde Cassini a traversé à plusieurs reprises ces panaches de vapeur jaillissant de fractures à la surface glacée, recueillant des données à l’aide d’un spectromètre de masse et de l’Analyseur de poussières cosmiques.

L’eau de l’océan souterrain s’échappe sous pression à travers les fractures de la croûte glacée ; lorsqu’elle atteint le vide à la surface, elle se transforme en vapeur d’eau et en fragments de glace présentant la même composition chimique que l’océan situé en dessous.

La matière expulsée par les geysers est principalement composée d’eau, mais elle contient également du dioxyde de carbone, du méthane, de l’ammoniac, de l’hydrogène moléculaire et différents sels.

Du chlorure de sodium, des carbonates, des bicarbonates et des composés de potassium ont été identifiés dans les grains de glace ; ces substances résultent probablement d’un contact prolongé avec le noyau rocheux. L’océan d’Encelade n’est donc pas constitué d’eau pure, mais forme un environnement salin et chimiquement actif.

De nouvelles molécules émergent des données de Cassini

Fait remarquable, près de dix ans après la fin de la mission Cassini, l’immense quantité de données recueillies continue d’être analysée par de nombreuses équipes de recherche. Ces analyses livrent encore de nouveaux résultats, révélant que la chimie du sous-sol d’Encelade est plus complexe qu’on ne le pensait initialement.

Geysers en éruption au pôle Sud d’Encelade, observés par la sonde spatiale Cassini. Crédit : NASA/JPL/Space Science Institute.

Une étude publiée dans Nature Astronomy en 2025 a réanalysé des particules directement recueillies lors d’un survol rapproché effectué par la sonde Cassini. Les résultats ont confirmé la présence d’une grande variété de composés organiques, dont certains pourraient jouer un rôle dans des réactions chimiques prébiotiques essentielles.

La présence de molécules organiques essentielles à la vie telle que nous la connaissons a été confirmée, mais aucun indice de micro-organismes n’a été détecté.

La chaleur cachée qui maintient l’océan liquide

Mais qu’est-ce qui maintient cet océan souterrain à l’état liquide ? La source d’énergie et de chaleur provient des forces de marée, et plus précisément des déformations continues que subit la lune sous l’effet de l’attraction gravitationnelle exercée par Saturne et les autres lunes.

Cette illustration montre le processus par lequel des composés organiques légers, solubles et réactifs se déposent sur des grains de glace émis par les jets d’eau d’Encelade, une lune de Saturne. Crédit : NASA/JPL-Caltech

La friction interne génère suffisamment de chaleur pour maintenir l’eau à l’état liquide. Mais, au vu des composés détectés, les scientifiques envisagent également l’hypothèse d’une forme d’activité géothermique affectant le noyau rocheux.

À l’intérieur de ce noyau poreux, il pourrait exister quelque chose de comparable aux sources hydrothermales observées au fond de nos océans.

Les flux de chaleur pourraient transporter ces composés vers le pôle Sud, puis jusqu’à la surface, où ils alimenteraient les geysers. Par ailleurs, les minéraux présents dans les systèmes hydrothermaux peuvent se comporter comme de petites cellules électrochimiques naturelles, générant des potentiels électriques et favorisant la transformation du dioxyde de carbone en molécules organiques.

Après Cassini, les geysers ont également été observés à distance par le télescope spatial James Webb, qui a mesuré des panaches s’étendant sur plusieurs milliers de kilomètres.

Eau liquide, éléments chimiques essentiels, molécules organiques et sources d’énergie : ces quatre conditions font aujourd’hui d’Encelade l’un des meilleurs candidats dans la recherche d’une vie extraterrestre.

Référence de l'article

Nozair Khawaja, Frank Postberg, et al.. (2025). Detection of organic compounds in freshly ejected ice grains from Enceladus’s ocean.