Une nouvelle approche numérique pour l'étude des vallées fluviales de méthane liquide sur Titan | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Une nouvelle approche numérique pour l'étude des vallées fluviales de méthane liquide sur Titan

La mission Cassini-Huygens, qui s'est achevée le 15 septembre 2017 après un voyage de 20 ans, a permis de nombreuses découvertes sur Saturne, ses fameux anneaux et ses nombreux satellites dont Titan, le plus gros d’entre eux. Un grand nombre de paysages familiers (mers, lacs, rivières, dunes, montagnes, cratères…) a été identifié à la surface de Titan, dans un contexte géologique et climatique pourtant exotique : surface principalement composée de glace d’eau et d’hydrocarbures, températures extrêmement basses (-180°C) et climat fondé sur le cycle du méthane. Lors de sa descente dans l’atmosphère de Titan en janvier 2005, le module Huygens a permis d’identifier un réseau de vallées fluviales dendritique incisant une colline proche du site d’atterrissage, similaire aux réseaux que l’on peut observer sur Mars et sur Terre.

 

Modèle numérique de terrain et son réseau hydrographique obtenu par un algorithme de routage. Les couleurs sont associées à l'altitude allant de 0 à 420 mètres. (© Daudon et al., 2020)

Tout comme l'eau sur Terre, le méthane liquide incise le substrat de Titan constitué de glace d’eau et/ou d’hydrocarbures pour former des réseaux de rivières complexes. Pour mieux comprendre les processus responsables de la formation de ces paysages, un modèle numérique de terrain (MNT) précis représentant la surface topographique de cette région est nécessaire. Le premier et jusqu’à peu le seul MNT du site d'atterrissage du module Huygens a été produit par l'USGS (United States Geological Survey) en appliquant la technique de la photogrammétrie sur des images acquises par les caméras DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer). Réalisé en 2005 dans des conditions non optimales (géométries de prises de vue inadaptées à la reconstruction photogrammétrique et faible nombre d’images originales), ce MNT présente un certain nombre d’imperfections et d’incohérences qui limitent son utilisation pour l’analyse précise de la formation des rivières observées sur ce site.

 

Mosaïque d'images DISR réalisée manuellement à partir de clichés acquis à des altitudes comprises entre 250 m et 50 km. La croix rouge au centre de l'image indique le site d'atterrissage de la sonde Huygens. (© E. Karkoschka, NASA/PDS, ESA)

Des chercheurs de l’IPGP et leurs collègues internationaux ont mis en place une nouvelle approche, bénéficiant d'un récent traitement des images DISR qui améliore sensiblement la qualité des images d’origine. Pour la reconstruction du MNT, les scientifiques ont utilisé MicMac, un logiciel de photogrammétrie libre d’accès et hautement paramétrable. Afin de surmonter les difficultés liées à la qualité des données et à la complexité des prises de vue (configuration géométrique inhabituelle), une chaîne de traitement spécifique a été développée. Ils ont appliqué des concepts de géomorphologie quantitative (tels que le sens d’écoulement des rivières) pour évaluer les dernières ambiguïtés sur l'orientation globale du MNT.

 

Grâce à cette approche, les chercheurs ont obtenu un MNT couvrant une surface plus importante et avec un bien meilleur échantillonnage spatial que précédemment (18 mètres, le plus résolu pour la surface de Titan). De fait, ce nouveau MNT améliore significativement celui de l’USGS. Il met à disposition de la communauté scientifique un outil fondamental, désormais précis et non biaisé, pour poursuivre l’étude quantitative de la formation des vallées fluviales et des processus d’érosion et d'incision causée par le méthane liquide sur Titan.

 

En savoir plus :

Daudon, C., Lucas, A., Rodriguez, S., Jacquemoud, S., Escalante López, A., Grieger, B., et al. (2020). A new digital terrain model of the Huygens landing site on Saturn's largest moon, Titan. Earth and Space Science, 7, e2020EA001127. DOI: 10.1029/2020EA001127

 

Date de publication : 
04 Septembre 2020