Une étude, dont les résultats intitulés «The evolution of Titan’s high-altitude aerosols under ultraviolet irradiation» ont été publiés dans la revue Nature Astronomy, a permis de découvrir que les grains de brumes nanométriques, se formant dans la haute atmosphère de Titan, se transforment chimiquement sous l'effet du rayonnement solaire.

Rappelons tout d'abord que «Titan, composée en majorité d’azote, est le siège d’une météo agitée : pluies, nuages et brumes photochimiques». Cette lune de Saturne est cependant bien différente de la Terre: en effet, elle affiche une température glaciale de -180°C, une absence d’oxygène et d’eau liquide et une présence «partout en abondance et sous ses formes à la fois liquide et gazeuse» de méthane, «ce petit hydrocarbure (CH4)».

Le méthane «réagit chimiquement avec l’azote (N2)», sous l’effet du rayonnement solaire, «pour former de grosses molécules organiques, précurseuses des briques élémentaires du vivant tel que nous le connaissons». De ce fait, «Titan est un réacteur à ciel ouvert pour la formation de molécules prébiotiques, dont la genèse et l’évolution constitue un point central de l’astrobiologie, un champ pluri-disciplinaire qui s’intéresse à l’origine de la vie».

Pour sa part, la mission Cassini «a révélé que la chimie démarrait étonnamment haut dans l’atmosphère de Titan», puisque «des grains solides de taille nanométrique composés de grosses molécules organiques apparaissent à plus de 1000 km d’altitude». En s’agglomérant les uns aux autres, ces grains «grossissent, tombent dans l’atmosphère et constituent la brume photochimique orangée qui enveloppe Titan».

Cependant, comme sur Terre, ces grains, «aussi appelées aérosols», rencontrent, à si haute altitude, «le rayonnement ultra-violet (UV) très intense et peu filtré du Soleil». Afin de voir ce qui se passe chez ces grains de brume «sous l’effet de ces UV énergétiques» , ont été synthétisés, dans le cadre de l'étude ici présentée, «des analogues des grains de brume de Titan (ces fameux aérosols) au laboratoire LATMOS, dans un réacteur reproduisant la chimie de l’azote et du méthane dans des proportions simulant l’atmosphère de Titan».

Ensuite, «les photons ultra-violet délivrés par la ligne de lumière DESIRS au synchrotron SOLEIL», le «soleil artificiel le plus représentatif de la haute atmosphère de Titan», a été utilisé «pour irradier des films d’analogues d’aérosols dans l’UV lointain, à plusieurs longueurs d’onde». Leur signature chimique a été suivie «en fonction de la durée d’irradiation» par spectroscopie infra-rouge.

Il est alors apparu «que les grains de brume perdaient de l’hydrogène mais restaient riches en azote». Autrement dit, ces grains vieillissent et «ces évolutions photochimiques notables pourraient expliquer les résultats apparemment contradictoires entre des mesures réalisées par différents instruments de Cassini-Huygens à haute altitude et à la surface de Titan».

Au bout du compte, comme cette brume est présente en abondance sur Titan, «l'impact de ce vieillissement sur le climat de Titan est désormais à considérer».