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La petite lune Encelade sculpte l’environnement de Saturne sur des distances records

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Encelade, petite lune glacée de Saturne, est célèbre pour ses geysers, mais son impact réel sur la planète géante restait en partie mystérieux. Comprendre cette interaction est crucial pour saisir comment l’énergie circule dans l’environnement spatial d’une planète. Une étude, basée sur les données de la mission Cassini, révèle aujourd’hui une découverte fascinante : l’influence d’Encelade s’étend sur une distance record de plus de 500 000 km, soit plus de 2 000 fois son propre rayon. Ce résultat transforme radicalement notre vision de la lune.

Pour obtenir ce résultat, l’équipe scientifique a exploité les données « ondes et particules » de la sonde Cassini (NASA/ESA/ASI) accumulées sur les 13 années de la mission.  En utilisant ainsi une approche multi-instrumentale, les scientifiques ont pu mettre en évidence des signatures précises de structures d’ondes communément appelées « ailes d’Alfvén » qui se propagent le long des lignes de champs de part et d’autre d’Encelade – tel un sillage électromagnétique ces structures d’ondes se forment lorsque le champ magnétique de Saturne balaie Encelade. L’analyse fine des données a révélé que ces ondes s’étendent loin en aval derrière la lune dans le plan équatorial de Saturne mais également jusqu’à de très hautes latitudes nord et sud. 

Le résultat majeur montre que l’interaction n’est pas limitée au voisinage des panaches de glace, mais forme un système complexe et structuré s’étirant sur plus que 500 000 km. Ce phénomène s’explique par la réflexion multiple de ces ailes d’Alfvén sur l’ionosphère de Saturne et les frontières du tore de plasma englobant l’orbite d’Encelade. C’est la première fois qu’une telle extension est observée, prouvant que cette petite lune agit comme une génératrice d’ondes d’Alfvén géante à l’échelle planétaire. Ces travaux ouvrent des perspectives inédites sur l’étude d’autres systèmes, comme celui des lunes de Jupiter ou des exoplanètes, en montrant qu’un corps céleste de petite taille peut influencer son hôte géant sur des distances très lointaines, de l’ordre de la taille de celui-ci.

Animation de l’interaction électrodynamique entre Encelade et Saturne. 09.02.2026
Animation de l’interaction électrodynamique entre Encelade et Saturne. L’aile d’Alfvén principale est montrée en bleu, et les ailes d’Alfvén réfléchies en magenta. La corotation du tore d’Encelade est indiquée par la flèche. Les tailles relatives de Saturne et d’Encelade ne sont pas respectées. 

Les structures océaniques (cyclones, anticyclones…) influencent le rôle des micro-organismes dans la séquestration du CO2 dans l’océan profond

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L’océan joue un rôle majeur dans le cycle planétaire du carbone, en transformant une partie du CO2 atmosphérique en carbone organique grâce à la photosynthèse en utilisant l’énergie lumineuse des cent premiers mètres de l’océan. Une partie de ce carbone organique va être transformée avant de chuter par gravité des zones éclairées de l’océan vers les zones profondes sous forme de particules et d’agrégats également appelés neige marine. Ce flux de carbone et d’énergie alimente les écosystèmes profonds et permet une séquestration du carbone à plus ou moins long terme, selon la profondeur atteinte. La compréhension de ces mécanismes complexes, connus sous le nom de pompe biologique gravitationnelle, reliant la surface à l’océan profond, est essentielle à la modélisation du cycle du carbone global et donc aux projections climatiques à l’échelle de la planète.

Cette étude, publiée le 8 janvier, propose un changement de perspective pour comprendre le rôle des microbes dans le cycle du carbone océanique. Elle distingue deux groupes de micro-organismes, d’une part, les microbes en suspension, qui regroupent à la fois les micro-organismes libres dans l’eau et ceux attachés à des particules en suspension (qui ne coulent pas) ; et d’autre part, les micro-organismes attachés à la neige marine qui chute par gravité vers le fond de l’océan. Ces deux groupes jouent des rôles distincts et complémentaires dans le cycle du carbone de la zone mésopélagique des océans. Les micro-organismes en suspension maintiennent les stocks de carbone de la zone mésopélagique grâce à une fixation du carbone inorganique in-situ dans l’obscurité (dark carbon fixation, c’est-à-dire une production nouvelle de carbone organique à partir de carbone inorganique sans énergie lumineuse), tandis que les micro-organismes associés aux particules qui chutent dégradent la matière organique et régulent l’atténuation des flux de carbone particulaire en cours de sédimentation.

Cet article scientifique est le fruit d’une collaboration internationale pilotée par des scientifiques de l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO, CNRS/Aix-Marseille Université/IRD/Université de Toulon). Il est basé sur les données issues de la campagne océanographique APERO (Assessing marine biogenic matter Production, Export and Remineralization : from the surface to the dark Ocean), menée durant 45 jours dans l’Atlantique Nord en 2023, projet co-porté par Laurent Memery (LEMAR, CNRS, IFREMER, IRD, Université de Bretagne Occidentale, Brest), Lionel Guidi (LOV, CNRS, Sorbonne Université, Villefranche-sur-Mer) et Christian Tamburini (MIO), qui a mobilisé deux navires de la Flotte Océanographique Française et a permis d’échantillonner simultanément à travers différentes structures dynamiques (tourbillons cycloniques et anticycloniques, fronts cycloniques) à différentes profondeurs.

Pour mesurer la fixation du carbone inorganique dans l’obscurité (micro-organismes autotrophes) et l’activité métabolique des micro-organismes hétérotrophes (producteurs de carbone inorganique), les scientifiques ont adopté une approche innovante, combinant mesures de traceurs isotopiques et analyse génétique. Ils ont notamment utilisé une ligne de mouillage dérivante de 1 km de long (0 – 1000m), équipée de pièges à sédiment pour prélever les micro-organismes attachés aux particules qui sédimentent le long de la colonne d’eau.
 

En échantillonnant simultanément dans plusieurs zones hydrologiques contrastées, à différentes profondeurs, les chercheurs ont pu constater que :

  • Les micro-organismes attachés aux particules en cours de chute contribuent à 8–21 % de la demande totale en carbone, avec un rôle accru au niveau des fronts.
  • Ces processus varient fortement selon les structures physiques (cyclones, anticyclones, fronts), soulignant la nécessité d’intégrer la variabilité méso-échelle (tourbillonnaire) dans les modèles biogéochimiques.
  • Dans le tourbillon cyclonique, la fixation de carbone inorganique dans l’océan obscure par les micro-organismes en suspension représente jusqu’à 50 % des apports totaux en carbone organique, soit une contribution comparable à celle du flux de particules.

Ces découvertes permettent de réévaluer les flux de carbone dans l’océan profond et d’améliorer les modèles climatiques en prenant mieux en compte la zone mésopélagique et les structures physiques à méso-échelle. Cette étude représente une avancée majeure pour réduire les incertitudes sur le devenir du carbone dans l’océan et son impact sur le climat.

Observation depuis l’espace d’un déclin de la biomasse planctonique dans un hotspot de fixation d’azote

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La principale source externe d’azote nouveau dans l’océan de surface provient de la fixation biologique du N2 par les micro-organismes diazotrophes. Ce processus offre à la communauté phytoplanctonique un mécanisme permettant de réduire la limitation en azote dans la couche éclairée, soutenant ainsi la production nette de matière organique dans les eaux de surface, ainsi que l’export de carbone vers l’intérieur de l’océan par des processus biologiques. Les changements induits par la modification du climat ont le potentiel d’affecter les hotspot de fixation de N2 à l’échelle de l’océan global. Dans ce contexte, évaluer la variabilité du stock de matière organique particulaire produit via la fixation du N2 sur de longues échelles de temps est essentiel pour déterminer le rôle futur de ces régions océaniques comme puits de CO2.

Les résultats mettent en évidence un déclin progressif au cours des deux dernières décennies de la biomasse au sein du « hotspot » de fixation du N2 situé dans le Pacifique tropical sud-ouest. Ce déclin est attribué à une diminution progressive de l’amplitude des cycles saisonniers, en lien avec une modification de la stratification.

Ces conclusions reposent sur le développement d’un nouveau modèle bio-optique basé sur le coefficient d’absorption du phytoplancton, aph(442), estimé à partir des observations satellitaires de couleur de l’océan. À partir de ce modèle, un proxy optique de l’azote organique particulaire (PON) a été établi, permettant d’obtenir un suivi à long terme (décembre 2002-décembre 2022) de la biomasse dans le Pacifique tropical sud-ouest.

Cette diminution de la biomasse diazotrophe conduit inévitablement à une réduction significative de l’azote disponible pour les producteurs primaires et par conséquent pour l’ensemble du réseau trophique marin. Une telle diminution pourrait contribuer à un déclin futur de la séquestration du carbone par l’océan, avec des implications potentielles pour les cycles biogéochimiques globaux et la régulation du climat.

Graphique tendances de la concentration en azote organique
(a) Tendance significative en %/an des concentrations en azote organique particulaire (PON) dans le hotspot de fixation de N2 du Pacifique tropical sud-ouest, (b) composante moyenne régionale du terme saisonnier (mg m-3), (c) et du terme tendance-cycle(mg m-3). Crédit : Référence

 

SPIRou : La deuxième plus proche exoplanète en zone habitable découverte à seulement 11,4 années-lumière

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Les étoiles de type M, ou naines rouges, sont les plus nombreuses de la Galaxie. Petites, froides et peu lumineuses, elles sont des cibles idéales pour la détection d’exoplanètes, car leur faible masse rend plus perceptibles les mouvements induits par des planètes en orbite. C’est autour de l’une d’elles, Gliese 725 B, située à 11,4 années-lumière de la Terre, qu’un système de deux exoplanètes a été découvert grâce à SPIRou, un spectropolarimètre infrarouge de très haute précision installé au télescope Canada-France-Hawaï et développé par un consoritum international piloté par l’IRAP à Toulouse.

La découverte repose sur la méthode des vitesses radiales, qui mesure les oscillations d’une étoile sous l’effet de planètes en orbite. Cette technique est particulièrement efficace dans l’infrarouge pour les naines rouges, qui émettent l’essentiel de leur lumière dans cette gamme. Mais observer dans l’infrarouge depuis le sol est compliqué : la vapeur d’eau et d’autres composants de l’atmosphère terrestre laissent des traces dans les données, qui peuvent masquer les signaux planétaires. Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont développé une méthode innovante, appelée Wapiti, capable de corriger ces perturbations. Grâce à cette approche, un premier signal planétaire, relativement faible, a été détecté avec une période orbitale de 4,8 jours.

Toutefois, ce signal n’est pas statistiquement assez significatif pour confirmer l’existence d’une planète. L’objet associé, Gl 725 Bb, est donc pour l’instant considéré uniquement comme une exoplanète candidate. La méthode Wapiti a également permis de mettre en évidence une planète plus massive et mieux caractérisée, Gl 725 Bc, dont la masse est au moins 3,4 fois supérieure à celle de la Terre et dont la période orbitale est de 37,9 jours. Cette planète se situe dans la zone habitable de son étoile, ce qui signifie que si cette planète est rocheuse et qu’il y a de l’eau dans sa constitution alors cette eau doit être sous forme liquide à sa surface, un des prérequis indispensable à la formation éventuelle de la vie. Gl 725 Bc reçoit une quantité d’énergie comparable à celle reçue par Mars, planète sur laquelle l’eau était présente avant la perte de l’essentiel de son atmosphère, et constitue aujourd’hui la deuxième planète en zone habitable la plus proche de la Terre.

Bien qu’elle ne transite pas devant son étoile, ce qui limite l’étude directe de son atmosphère, sa proximité et ses caractéristiques en font une cible privilégiée pour les instruments de prochaine génération. Cette planète présente effectivement des caractéristique qui en font la seconde planète potentiellement rocheuse et en zone habitable la moins complexe à étudier, après Proxima du Centaure b qui est notre plus proche exoplanète en zone habitable.

À titre d’exemple, un instrument comme LIFE pourrait permettre de telles observations. LIFE est un projet de télescope spatial conçu pour étudier directement les atmosphères d’exoplanètes proches en analysant leur rayonnement infrarouge, dans le but d’y rechercher des signatures de molécules comme l’eau ou d’autres indicateurs potentiels de conditions favorables à la vie.

L’étude de cette planète permettra, dans un futur proche, de mieux appréhender la diversité des exoplanètes susceptibles d’héberger de l’eau liquide à leur surface, un préalable indispensable à une éventuelle émergence de la vie ailleurs que sur la Terre. Cette découverte souligne le potentiel des mesures infrarouges de haute précision dans la recherche de mondes habitables autour des étoiles les plus proches.