Les observations concernent principalement Larissa, Galatée et Protée, trois objets sombres situés à proximité des anneaux de Neptune. Leur composition chimique pourrait conserver les traces d’un ancien système de satellites disparu après la capture de Triton, la plus grande lune de la planète.

Des argiles là où personne ne les attendait

Grâce à ses instruments infrarouges, James-Webb a identifié des signatures associées à des phyllosilicates riches en magnésium. Ces minéraux, proches des argiles, se forment lorsque des roches sont transformées au contact d’eau liquide.

Leur présence dans le voisinage de Neptune pose une difficulté immédiate. Les petites lunes observées sont aujourd’hui trop modestes pour avoir entretenu durablement, dans leur intérieur, la chaleur nécessaire à la fonte de grandes quantités de glace.

Protée mesure environ 420 kilomètres de diamètre, contre 194 kilomètres pour Larissa et 175 kilomètres pour Galatée. À titre de comparaison, Triton atteint 2 705 kilomètres.

Les comptes rendus disponibles décrivent Protée comme un cas distinct. Le signal des phyllosilicates y apparaît absent ou moins marqué selon l’interprétation retenue, tandis que du dioxyde de carbone a également été identifié. Larissa et Galatée portent les indices les plus nets de matériaux transformés par l’eau.

Ces mesures ne signifient pas que James-Webb a directement observé sous la surface des lunes actuelles. La spectroscopie analyse la lumière réfléchie par leur couche externe. La composition détectée laisse plutôt penser que cette matière provient des profondeurs d’anciens corps aujourd’hui détruits.

Le passage de triton aurait bouleversé tout le système

Le scénario privilégié fait intervenir Triton, dont l’orbite rétrograde et fortement inclinée le distingue des satellites réguliers des autres planètes géantes.

Les chercheurs estiment que Triton était probablement un objet de la ceinture de Kuiper avant d’être capturé par Neptune. Son arrivée aurait profondément perturbé un premier système composé de lunes plus grandes, peut-être comparable à celui qui entoure aujourd’hui Uranus.

Les interactions gravitationnelles auraient placé ces anciens satellites sur des trajectoires instables. Des collisions successives auraient alors détruit une grande partie du système, produisant un vaste disque de débris autour de Neptune.

Une faible proportion de cette matière se serait ensuite regroupée pour former les petites lunes internes et certains éléments des anneaux observés aujourd’hui.

« Si Neptune possédait autrefois un système de lunes ressemblant à celui que nous observons actuellement autour d’Uranus, il aurait probablement été entièrement détruit lors de la capture de Triton », explique Ryleigh Davis, autrice principale de l’étude publiée dans Science Advances, dans des propos rapportés par Futura.

Les petites lunes seraient les restes de mondes plus grands

La présence d’argiles riches en magnésium implique que les corps d’origine contenaient à la fois de la roche, de la glace et une source de chaleur interne.

Ces anciens satellites devaient être assez massifs pour que leur intérieur se réchauffe. Une partie de leur glace aurait fondu, permettant à l’eau liquide de réagir avec les minéraux rocheux. Ce processus aurait produit les phyllosilicates détectés des milliards d’années plus tard.

Lors de la destruction de ces lunes, des matériaux normalement enfouis à grande profondeur auraient été projetés dans l’espace. Les satellites actuels se seraient ensuite constitués à partir de ces fragments, ce qui expliquerait pourquoi leur surface expose une matière qu’ils ne semblent pas avoir pu fabriquer eux-mêmes.

Selon Ryleigh Davis, les phyllosilicates n’avaient encore jamais été détectés dans le Système solaire externe au-delà de Jupiter. Leur présence près de Neptune constitue donc un indice inédit sur l’évolution thermique et chimique de corps glacés lointains.