De nouvelles simulations utilisant des superordinateurs ont montré qu'Encelade, une lune de Saturne, perd 20 à 40 pour cent de masse en moins de ses panaches glacés que ce qui était estimé précédemment. Des chercheurs de l'Université du Texas à Austin ont analysé les données de la mission Cassini de la NASA pour modéliser le comportement des panaches. Ces découvertes pourraient informer les missions futures explorant l'océan sous-surface de la lune à la recherche de signes de vie.
Encelade, l'une des lunes glacées de Saturne, a captivé les scientifiques depuis que la mission Cassini-Huygens de la NASA a commencé à l'observer en 2005. La sonde a capturé des images de geysers imposants jaillissant de la surface de la lune, expulsant de la vapeur d'eau et des particules de glace dans l'espace et formant un anneau ténu autour de Saturne.
Une étude récente, publiée en août 2025 dans le Journal of Geophysical Research: Planets, a utilisé des modèles avancés de simulation Monte Carlo directe (DSMC) pour analyser ces panaches. Dirigée par Arnaud Mahieux, chercheur principal à l'Institut royal d'aéronomie spatiale de Belgique et affilié au Département de génie aérospatial et de mécanique de l'ingénierie de l'Université du Texas à Austin, la recherche a été menée au Texas Advanced Computing Center (TACC).
"Les taux de débit de masse d'Encelade sont de 20 à 40 pour cent inférieurs à ce que l'on trouve dans la littérature scientifique," a déclaré Mahieux. L'équipe s'est appuyée sur son travail de 2019, qui a appliqué pour la première fois des techniques DSMC pour déterminer les conditions initiales des panaches, comme les tailles des évents, les ratios vapeur-glace, les températures et les vitesses d'échappement. En utilisant les superordinateurs Lonestar6 et Stampede3 de TACC, ils ont simulé les conditions pour 100 sources cryovolcaniques.
"Les simulations DSMC sont très coûteuses," a noté Mahieux. "Nous avons utilisé les superordinateurs TACC en 2015 pour obtenir les paramétrisations qui ont réduit le temps de calcul de 48 heures à seulement quelques millisecondes maintenant." Les modèles, incorporant le code DSMC 'Planet' développé par le co-auteur David Goldstein en 2011, ont capturé avec précision l'environnement de faible gravité d'Encelade, qui ne mesure que 313 miles de large. Ils ont suivi des millions de molécules sur des pas de temps de microsecondes, révélant les densités des panaches, les vitesses et les températures de sortie.
"La principale découverte de notre nouvelle étude est que pour 100 sources cryovolcaniques, nous avons pu contraindre les taux de débit de masse et d'autres paramètres qui n'avaient pas été dérivés auparavant, comme la température à laquelle le matériau sortait. C'est un grand pas en avant dans la compréhension de ce qui se passe sur Encelade," a ajouté Mahieux.
Les panaches d'Encelade offrent une fenêtre sur son océan liquide sous-surface, potentiellement habitable comme ceux d'autres lunes du système solaire extérieur. En échantillonnant des matériaux des profondeurs sous la croûte de glace, les scientifiques peuvent étudier indirectement les conditions océaniques. Les missions futures de la NASA et de l'ESA pourraient atterrir sur la surface et forer jusqu'à l'océan, à la recherche de signes chimiques de vie. Comme l'a conclu Mahieux, "Les superordinateurs peuvent nous donner des réponses à des questions que nous n'osions même pas poser il y a 10 ou 15 ans."