La sonde spatiale Juno de la NASA a découvert des sels et des composés organiques à la surface de Ganymède, le plus grand satellite de Jupiter. Cette découverte a été faite lors d’un survol en juin 2021, au cours duquel Juno a étudié Ganymède avec son instrument JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper), conçu pour étudier la chimie et les interactions dans les atmosphères de Jupiter et de ses satellites. Ganymède, l’un de ces satellites, est le plus grand satellite du système solaire – avec ses 5 268 kilomètres de diamètre, soit plus grand que la planète Mercure – et abrite un vaste océan sous sa croûte glacée.
Lors du survol de Ganymède en 2021, l’instrument JIRAM de Juno a détecté des sels tels que du chlorure de sodium hydraté, du chlorure d’ammonium, du bicarbonate de sodium et peut-être même des composés organiques appelés aldéhydes aliphatiques. La découverte de ces composés et sels pourrait aider les astronomes à mieux comprendre la formation et l’évolution de Ganymède, et peut-être à mieux comprendre la chimie de son océan souterrain. Une étude des observations de Juno sur les sels et les composés organiques à la surface de Ganymède est publiée dans la revue Nature Astronomy.
Jupiter et Ganymède. Visualisation par la NASA
Jupiter, proche, possède un champ magnétique si intense que les composés organiques et les sels présents à la surface de ses lunes auraient du mal à survivre. Cependant, la région autour de l’équateur de Ganymède semble suffisamment protégée des électrons et des ions lourds émis par le champ magnétique de Jupiter pour soutenir l’existence de ces composés.
«Nous avons trouvé la plus grande abondance de sels et de matières organiques dans les régions sombres et claires, aux latitudes protégées par le champ magnétique», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. «Cela suggère que nous observons les vestiges de saumure des profondeurs océaniques ayant atteint la surface de ce monde gelé.»
La présence de ces sels et composés organiques peut indiquer une activité hydrothermale profondément sous la surface glacée de Ganymède, ou des interactions entre son océan souterrain et les roches situées au plus profond de la planète.
Jupiter et Ganymède. Visualisation par la NASA
«Des interactions étendues entre l’eau et la roche pourraient fournir un tel équilibre et seraient cohérentes avec la présence de sels de sodium comme indicateur indépendant des altérations aqueuses au sein de Ganymède», écrivent les auteurs dans un article publié dans la revue Nature Astronomy le 30 octobre.
Cependant, ajoutent les auteurs, ces sels pourraient s’être formés par d’autres processus qu’un océan interne salé. «Ganymède ayant une croûte beaucoup plus épaisse qu’Europe, l’échange de matière entre son intérieur profond et la surface pourrait ne pas déterminer sa composition superficielle et refléter un échange de matière entre la croûte superficielle et la surface ou des dépôts exogènes», écrivent-ils dans leur étude.
La sonde Juno a été lancée depuis Cap Canaveral, en Floride, le 5 août 2011. Il s’agissait de la deuxième mission seulement en orbite autour de Jupiter après la sonde Galileo de la NASA. Juno a été conçue pour étudier la météo, l’environnement magnétique et l’histoire de la géante gazeuse.
Ganymède. Visualisation de la NASA
Des astronomes ont trouvé pour la première fois des traces de vapeur d’eau dans la fine atmosphère de Ganymède, une lune de Jupiter, la plus grande lune du système solaire, selon une nouvelle étude.
Les chercheurs affirment que cette découverte pourrait faire la lumière sur des atmosphères aqueuses similaires qui pourraient envelopper d’autres corps glacés dans le système solaire et au-delà.
Des études antérieures ont suggéré que Ganymède, plus grande que Mercure et Pluton et à peine plus petite que Mars, pourrait contenir plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis. Cependant, la lune de Jupiter est si froide que l’eau à sa surface est gelée. Toute eau liquide présente sur Ganymède serait piégée à environ 160 kilomètres sous sa croûte. Les scientifiques ont détaillé leurs conclusions le 26 juillet 2021 dans la revue Nature Astronomy.
Ganymède avec Jupiter en arrière-plan. Visualisation de la NASA.
Des études antérieures ont suggéré que la glace à la surface de Ganymède pouvait passer de l’état solide à l’état gazeux sans passer par l’état liquide, permettant ainsi à la vapeur d’eau de s’intégrer à l’atmosphère ténue de la lune géante. Cependant, la présence d’eau reste difficile à prouver.
Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont analysé des données anciennes et récentes sur Ganymède, recueillies par le télescope spatial Hubble de la NASA. En 1998, Hubble a pris les premières images ultraviolettes de Ganymède, notamment de ses aurores, analogues géantes lunaires des aurores boréales et australes terrestres. Des bandes multicolores de gaz électrifié au sein de ces aurores ont permis de prouver que Ganymède possède un faible champ magnétique.
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Les signaux ultraviolets détectés dans ces bandes aurorales indiquent la présence de molécules d’oxygène composées de deux atomes, formées lorsque des particules chargées brisent la surface glacée de Ganymède. Cependant, certaines de ces émissions ultraviolettes étaient incompatibles avec ce que l’on attendrait d’une atmosphère composée d’oxygène moléculaire pur. Des études antérieures avaient suggéré que ces divergences étaient dues à des signaux provenant de l’oxygène atomique, ou d’atomes d’oxygène individuels.
Lunes de Jupiter. Visualisation par la NASA.
Dans le cadre d’un important programme d’observation en soutien à la mission Juno de la NASA vers Jupiter, des chercheurs ont utilisé le télescope spatial Hubble pour mesurer la quantité d’oxygène atomique dans l’atmosphère de Ganymède. Étonnamment, ils ont constaté qu’il n’y avait pratiquement pas d’oxygène atomique, ce qui suggère une autre explication aux premiers signaux ultraviolets.
Les scientifiques se sont concentrés sur les variations de température à la surface de Ganymède au cours de la journée, avec des températures maximales à l’équateur atteignant environ -123 degrés Celsius à midi et des températures minimales d’environ -193 degrés Celsius la nuit. Aux points les plus chauds de Ganymède, la glace peut devenir si chaude qu’elle peut se transformer directement en vapeur. Ils ont constaté que les différences observées sur plusieurs images ultraviolettes de Ganymède correspondent étroitement à la répartition de l’eau dans l’atmosphère de la lune, en fonction de son climat.
La principale raison pour laquelle les études précédentes n’ont pas permis de détecter d’eau dans l’atmosphère de Ganymède est l’intensité du signal ultraviolet de l’oxygène moléculaire. Ce signal plus fort rend difficile la détection d’autres signaux. Ces résultats suggèrent que de la vapeur d’eau est bel et bien présente dans l’atmosphère des corps glacés du système solaire externe.
Ganymède avec Jupiter en arrière-plan. Visualisation de la NASA.
L’impact d’un astéroïde aurait pu « détruire complètement la surface originelle » de Ganymède. Une nouvelle étude suggère qu’un astéroïde géant a percuté Ganymède, le plus grand satellite de Jupiter, avec une telle force qu’il a provoqué un changement radical et permanent de l’orientation de la lune il y a environ 4 milliards d’années. Les scientifiques affirment que cet impact décisif a également eu des répercussions significatives sur l’évolution géologique et interne de la lune, plus grande que Mercure.
La modélisation informatique réalisée par le planétologue Naoyuki Hirata de l’Université de Kobe au Japon prédit que l’astéroïde aurait eu une largeur d’environ 300 kilomètres, soit 20 fois la taille de celui qui a anéanti les dinosaures il y a environ 66 millions d’années.
Le point d’impact de l’astéroïde sur Ganymède, lune de Jupiter, coïncide presque exactement avec le méridien le plus éloigné de Jupiter. Cela signifie que Ganymède a subi une réorientation de son axe de rotation, ce qui a permis au planétologue Naoyuki Hirata, de l’Université de Kobe au Japon, de calculer le type d’impact qui aurait pu en être la cause.
Selon une étude publiée par Hirata dans la revue Scientific Reports, seule une collision de cette ampleur serait suffisamment forte pour déstabiliser Ganymède et provoquer la rotation de la lune verrouillée par les marées sur son axe.
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«Il s’agit d’une tentative astucieuse de remonter le temps en utilisant la modélisation informatique pour expliquer la répartition des cicatrices sur Ganymède», a déclaré au Guardian Lee Fletcher, un scientifique planétaire de l’Université de Leicester au Royaume-Uni qui n’a pas participé à la nouvelle étude.
Hirata estime que le processus ultérieur s’est déroulé environ 1 000 ans après l’impact de l’astéroïde. Selon la nouvelle étude, l’objet spatial a probablement percuté Ganymède sous un angle de 60 à 90 degrés, laissant un cratère de 1 400 à 1 600 km de large.
Ganymède, lune de Jupiter, est recouverte sur une grande partie de sa surface de sillons qui forment des cercles concentriques autour d’un point précis (croix rouge), ce qui a conduit les chercheurs dans les années 1980 à conclure qu’ils résultaient d’un impact majeur. Naoyuki Hirata
La réorientation de Ganymède est attestée par sa surface, criblée de vastes stries – des anneaux concentriques de dépressions que l’on pense être les vestiges fragmentés de dépressions en forme de cuvette laissées par des impacts d’astéroïdes. Une nouvelle analyse du plus grand système de stries de Ganymède, qui marque la lune juste sous son équateur, suggère qu’un impact d’astéroïde a provoqué une rotation de la lune, son cratère étant tourné à l’opposé de Jupiter.
Dans une récente déclaration, le chercheur a déclaré que l’impact de l’astéroïde aurait « complètement anéanti la surface originelle » de Ganymède, le cratère atteignant jusqu’à 25% de la taille de la lune de Jupiter. L’impact aurait pu affecter significativement la géologie et l’intérieur de la lune, qui, selon les scientifiques, abrite un océan d’eau salée caché, contenant plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis.
Cette image améliorée de Ganymède, lune de Jupiter, a été prise par la caméra JunoCam de la sonde Juno de la NASA alors qu’elle survolait la lune glacée le 7 juin 2021, lors du 34e passage de Juno sur Jupiter. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto
Les scientifiques utilisent la lumière infrarouge pour mieux étudier Ganymède, la lune de Jupiter, la plus grande lune de notre système solaire.
Grâce à l’instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) à bord de Juno, qui détecte la lumière infrarouge invisible à l’œil humain, l’équipe scientifique de Juno a créé une nouvelle carte infrarouge de Ganymède qui, espère-t-elle, les aidera à mieux comprendre la croûte glacée de la lune de Jupiter et l’océan qui se trouve en dessous, selon la NASA.
Ganymède. Visualisation de la NASA
«Ganymède est plus grand que Mercure, mais pratiquement tout ce que nous explorons lors de cette mission vers Jupiter est d’une ampleur gigantesque», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio, dans un communiqué de la NASA. «Les données infrarouges et autres recueillies par Juno lors du survol fournissent des indices fondamentaux pour comprendre l’évolution des 79 lunes de Jupiter, depuis leur formation jusqu’à nos jours.»
Lors de la dernière approche rapprochée de Juno de Ganymède, qui a suivi un survol beaucoup plus proche le 7 juin 2021, le vaisseau spatial est passé à moins de 50 109 kilomètres de la surface de Ganymède.
Ce survol rapproché a permis à l’instrument JIRAM de Juno d’observer pour la première fois la région polaire nord de Ganymède. L’instrument a également recueilli des données sur la composition de la matière à basse et haute altitude sur la Lune, selon le communiqué.
Nouvelle image infrarouge de Ganymède prise par la sonde Juno de la NASA. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Les données recueillies par Juno lors de ce survol complètent celles des précédentes rencontres rapprochées, ainsi que celles des sondes précédentes, telles que la mission Voyager de la NASA et les sondes spatiales Galileo, New Horizons et Cassini. En observant la lune en lumière infrarouge, l’équipe a pu en apprendre davantage sur la composition de Ganymède et ainsi mieux comprendre non seulement la lune elle-même, mais aussi les planètes similaires.
«Nous avons découvert que les hautes latitudes de Ganymède sont dominées par de la glace d’eau à petits grains, qui est le résultat d’un bombardement intense par des particules chargées», a déclaré Alessandro Mura, co-chercheur de Juno de l’Institut national d’astrophysique de Rome, dans le même communiqué.
«En revanche, les basses latitudes sont protégées par le champ magnétique de Ganymède et contiennent davantage de composés chimiques d’origine, principalement des composants autres que la glace d’eau, comme des sels et des composés organiques », a ajouté Mura. « Il est essentiel de caractériser les propriétés uniques de ces régions glacées afin de mieux comprendre les processus d’altération spatiale subis par la surface.»
Sur cette image prise par Juno, des panaches sombres d’éjectas entourent le cratère Kittu sur Ganymède. ASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Traitement d’image : Thomas Thomopoulos © CC BY
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