Europe est l’une des lunes les plus intéressantes du système solaire. Elle fait partie des lunes galiléennes de Jupiter, avec Io, Ganymède et Callisto. L’astronome Galilée est reconnu pour avoir découvert ces lunes, parmi les plus grandes du système solaire. Europe est la plus petite des quatre, mais l’une des plus intéressantes. Sa surface est recouverte de glace, mais les scientifiques pensent qu’elle abrite un océan. Sa surface glacée en fait également l’une des lunes les plus réfléchissantes du système solaire.
En 2012, des chercheurs utilisant le télescope spatial Hubble ont détecté un possible panache d’eau éjecté du pôle sud d’Europe. Une autre équipe, après plusieurs tentatives de confirmation, a découvert des panaches clairs en 2014 et 2016. Les chercheurs ont averti que ces panaches n’avaient pas encore été totalement confirmés, mais ils suggèrent que de l’eau de l’océan d’Europe aurait été éjectée à la surface.
Plusieurs sondes spatiales ont survolé Europe (dont Pioneers 10 et 11, et Voyager 1 et 2 dans les années 1970). La sonde Galileo a effectué une mission de longue durée à proximité de Jupiter de 1995 à 2003.
On estime qu’Europe a environ 4,5 milliards d’années, soit à peu près le même âge que Jupiter. En moyenne, Europe se trouve à environ 780 millions de kilomètres du Soleil.
Europe est le sixième satellite de Jupiter. Sa distance orbitale par rapport à Jupiter est de 670 900 km (414 000 miles). Europe effectue une orbite autour de Jupiter tous les trois jours et demi terrestres. Europe est en verrouillage synchrone, ce qui signifie que la même face fait toujours face à Jupiter.
Europe a un diamètre de 3 100 km (1 900 miles), ce qui la rend plus petite que la lune de la Terre, mais plus grande que Pluton. C’est le plus petit des satellites galiléens.
La température à la surface d’Europe à l’équateur ne dépasse jamais -160 degrés Celsius. Aux pôles du satellite, elle ne dépasse jamais -220 degrés Celsius.
Ces images montrent l’hémisphère arrière d’Europe, lune de Jupiter, prises par la sonde Galileo à environ 677 000 km de distance. Europe est représentée en couleurs presque naturelles à gauche, et en couleurs rehaussées à droite pour faire ressortir les détails. Le point lumineux en bas à droite est le cratère Pwyll, large de 45 km. Galerie photo du NSSDC
Europe a une taille très similaire à celle de notre Lune. Son diamètre est le quart de celui de la Terre.
Europe est principalement constituée de roches silicatées (formule chimique SiO_x). La couche supérieure est encore constituée de glace d’eau (H₂O). On trouve d’importantes quantités d’H₂O sur Europe, et il existe des preuves que sous la croûte de glace, H₂O existe sous forme liquide dans un océan souterrain global.
Europe est l’un des candidats les plus prometteurs pour l’existence d’une vie extraterrestre. Sous la croûte glacée se trouve un océan, qui possède probablement un véritable plancher océanique, c’est-à-dire qu’il est en contact avec des roches silicatées.
Une caractéristique importante d’Europe est sa grande réflectivité. Sa croûte glacée lui confère un albédo (réflectivité de la lumière) de 0,64, l’une des valeurs les plus élevées parmi toutes les lunes du Système solaire. Les scientifiques ont calculé que l’âge de la surface d’Europe se situe entre 20 et 180 millions d’années, ce qui la rend relativement jeune.
Les images et données de la sonde Galileo indiquent qu’Europe est constituée de roches silicatées et possède un noyau de fer et un manteau rocheux, comme la Terre. Cependant, contrairement à l’intérieur de la Terre, le noyau rocheux d’Europe est entouré d’une couche d’eau et/ou de glace d’une épaisseur de 80 à 170 kilomètres, selon la NASA.
En se basant sur les fluctuations du champ magnétique d’Europe, qui indiquent la présence d’un conducteur, les scientifiques soupçonnent également la présence d’un océan profond sous la surface de la lune. Une forme de vie pourrait y exister. La possibilité d’une vie extraterrestre est l’une des raisons pour lesquelles Europe continue de susciter un vif intérêt. De plus, des études récentes ont redonné vie à la théorie selon laquelle Europe pourrait être habitable.
La surface d’Europe est couverte de fissures. Beaucoup pensent que ces fissures résultent des forces de marée agissant sur l’océan sous la surface. Il est possible que lorsqu’Europe orbite près de Jupiter, le niveau de la mer sous la glace s’élève au-dessus de la normale. Si tel est le cas, la montée et la descente constantes du niveau de la mer seraient responsables des nombreuses fissures observées à la surface de la lune.
L’obtention d’échantillons d’eau océanique pourrait ne pas nécessiter de forage dans la croûte de glace si des observations répétées de panaches potentiels s’avèrent être de véritables jets d’eau. Bien que des chercheurs en aient trouvé des traces en 2012, 2014 et 2016, la véritable nature de ces panaches et les raisons de leur apparition sporadique nécessitent des observations plus approfondies.
Cette image brute d’Europe, la lune glacée de Jupiter, a été prise par la sonde Juno lors de son survol le 29 septembre 2022. NASA/SWRI/MSSS
En 2014, des scientifiques ont découvert qu’Europe pourrait être soumise à une forme de tectonique des plaques. Auparavant, la Terre était le seul corps connu du système solaire doté d’une croûte dynamique, ce qui aurait contribué à l’évolution de la vie sur la planète.
La présence d’eau sous la croûte gelée d’Europe en fait l’un des endroits les plus propices au développement de la vie dans le système solaire. On pense que les profondeurs glacées de la lune contiennent des ouvertures dans le manteau, semblables aux océans terrestres. Ces ouvertures pourraient fournir l’environnement thermique nécessaire au développement de la vie.
Si la vie existe sur la Lune, elle pourrait avoir été provoquée par des retombées cométaires. Aux premiers stades du système solaire, des corps glacés auraient pu apporter de la matière organique à la Lune.
Une étude de 2016 a révélé qu’Europe produit dix fois plus d’oxygène que d’hydrogène, comparable à la Terre. Cela pourrait rendre son océan plus propice à la vie, et la lune pourrait se passer de la chaleur des marées pour produire suffisamment d’énergie. Des réactions chimiques suffiraient à entretenir le cycle.
Histoire de la recherche
Pioneer 10 (survol de Jupiter en 1973) est passé trop loin d’Europe pour obtenir des images détaillées, mais la mission a enregistré quelques changements dans l’albédo (luminosité) de la surface de la lune.
Pioneer 11 (survol de Jupiter en 1974) Le vaisseau spatial a survolé Europe à une distance de près de 600 000 km, ce qui lui a permis de constater seulement quelques changements à sa surface.
Voyager 1 (survol de Jupiter en 1979) a effectué un long survol d’Europe et a également permis de comprendre comment la gravité d’une lune du système jovien influence celle des autres. Par exemple, le volcanisme sur Io était en partie dû aux interactions d’Io avec ses lunes, ainsi qu’avec l’énorme Jupiter.
Voyager 2 (survol du système joviens en 1979). L’une de ses découvertes les plus importantes fut la confirmation de stries brunes à la surface d’Europe, indiquant des fissures dans la glace.
Galilée (en orbite autour de Jupiter de 1995 à 2003) a fait sa découverte la plus célèbre sur Europe, trouvant des preuves convaincantes de l’existence d’un océan sous la surface glacée de la lune.
La sonde spatiale JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) a été lancée le 14 avril 2023 et effectue actuellement un voyage de huit ans vers les environs de Jupiter, où elle devrait arriver en 2031. JUICE recherchera des molécules, notamment organiques, associées aux processus d’apparition de la vie. (Les substances organiques sont courantes dans le système solaire, mais les molécules elles-mêmes ne sont pas toujours un signe de vie.)
Europa Clipper (lancé en 2024) survolera Europe des dizaines de fois. L’un de ses principaux objectifs est de rechercher des traces de panaches visibles, observés à plusieurs reprises par les chercheurs de Hubble.
Europe est l’une des lunes les plus intéressantes du système solaire. Stocktrek/Getty Images
Bien que lancée après JUICE, la mission Europa Clipper atteindra Jupiter avant JUICE, le 11 avril 2030. La sonde emportera neuf instruments scientifiques, dont des caméras, un radar pour sonder la glace et en déterminer l’épaisseur, un magnétomètre pour mesurer le champ magnétique (et donc la salinité de l’océan) et un instrument thermique pour détecter les signes d’éruptions. Les altitudes de survol s’échelonneront de 25 à 2 700 km. Cela permettra à la sonde de pénétrer dans la zone de forte radiation d’Europe, où la survie est difficile. La possibilité d’entrer et de sortir de cette zone prolongera la durée de vie de la sonde et facilitera la transmission des données vers la Terre.
L’une des priorités d’Europa Clipper sera de continuer à observer les panaches produits par Hubble. «S’il est confirmé que ces panaches sont associés à un océan souterrain, l’étude de leur composition aidera les scientifiques à comprendre la chimie de l’environnement potentiellement habitable d’Europe tout en minimisant le besoin de forer à travers la glace», a déclaré la NASA dans un communiqué.
La mission JUICE de l’Agence spatiale européenne (ESA) visitera Jupiter et ses trois lunes glacées : Europe, Callisto et Ganymède. JUICE est une sonde orbitale monoplace sans atterrisseur qui orbitera autour de Ganymède, la plus grande lune du système solaire. Elle sera ainsi la première sonde à orbiter autour d’une lune d’une autre planète que la Terre. Une fois arrivée sur Europe, la mission étudiera les molécules organiques et autres composants susceptibles de rendre la lune habitable. La sonde mesurera également l’épaisseur de la croûte terrestre, notamment dans les régions actives qu’elle découvrira.
Galilée Galilée a découvert l’Europe le 8 janvier 1610.
Il est possible que l’astronome allemand Simon Marius (1573-1624) ait également découvert la Lune à la même époque. Cependant, il n’a pas publié ses observations, et c’est pourquoi la découverte est généralement attribuée à Galilée. C’est pourquoi Europe et les trois autres plus grandes lunes de Jupiter sont souvent appelées lunes galiléennes. Galilée les a baptisées « planètes Médicis », en hommage à la famille des Médicis.
Galilée avait peut-être observé Europe la veille, le 7 janvier 1610. Cependant, utilisant un télescope de faible puissance, il ne put distinguer Europe d’Io, une autre lune de Jupiter. Ce n’est que plus tard que Galilée réalisa qu’il s’agissait de deux corps célestes différents.
Cette découverte revêtait une importance non seulement astronomique, mais aussi religieuse. À l’époque, l’Église catholique soutenait l’idée que tout tournait autour de la Terre, idée défendue dans l’Antiquité par Aristote et Ptolémée. Les observations de Galilée sur les lunes de Jupiter, ainsi que le fait que Vénus traversait des «phases» similaires à celles de notre Lune, prouvèrent de manière convaincante que tout ne tournait pas autour de la Terre.
Cependant, avec le développement des observations télescopiques, une nouvelle vision de l’univers a émergé. Les lunes et les planètes n’étaient ni fixes ni parfaites ; par exemple, les montagnes observées sur la Lune indiquaient que des processus géologiques se déroulaient ailleurs. De plus, toutes les planètes tournaient autour du Soleil. Au fil du temps, des lunes ont été découvertes autour d’autres planètes, ainsi qu’autour de Jupiter.
Y a-t-il un potentiel de vie sur Europe? Réponses d’experts de la NASA
C’est une excellente question. Et c’est une question à laquelle la NASA tente de répondre avec sa sonde Europa Clipper. Europe est une lune de Jupiter. Elle a à peu près la même taille que la Lune, mais sa surface est très différente. La surface d’Europe est recouverte d’une couche de glace, et sous cette glace, on pense qu’elle contient une couche d’eau liquide qui contient plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis.
Ainsi, grâce à cet océan géant, nous pensons qu’Europe est en fait l’un des meilleurs endroits du système solaire pour rechercher la vie au-delà de la Terre.
La vie telle que nous la connaissons nécessite trois conditions de base : l’eau liquide – toute vie sur Terre utilise l’eau liquide comme base.
Le deuxième élément concerne les éléments chimiques appropriés. Il s’agit d’éléments comme le carbone, l’hydrogène, l’azote, l’oxygène, le phosphore et le soufre. Ce sont eux qui constituent la vie telle que nous la connaissons sur Terre. Nous pensons que ces éléments sont présents sur Europe.
Le troisième élément est une source d’énergie. En orbite autour de Jupiter, Europe est attirée par sa forte gravité. Cela étire sa surface, créant ainsi une source de chaleur appelée «réchauffement par marée». Il est donc possible que des systèmes hydrothermaux existent au fond de l’océan d’Europe, où une vie abondante pourrait s’y développer.
En 2022, la sonde spatiale Juno de la NASA a survolé de près Europe, la lune intrigante de Jupiter, révélant des signes potentiels d’activité moderne à sa surface.
L’unité de référence stellaire (SRU) du vaisseau spatial, une caméra stellaire conçue pour aider au positionnement à bord de Juno, a été utilisée pour obtenir des images haute résolution de la surface d’Europe illuminée par la lueur de Jupiter, ou la lumière du soleil diffusée par Jupiter.
L’image prise par la SRU lors du survol est présentée dans un article publié dans la revue JGR Planets le 22 décembre 2023. Elle montre une plaque de glace de forme inhabituelle, mesurant 37 kilomètres sur 67 kilomètres (23 miles sur 42 miles), ressemblant à un ornithorynque. Autrement dit, elle possède un «corps» au nord et un «bec» au sud. Les deux régions, reliées par un pont terrestre fissuré, contiennent de grands blocs de glace, d’environ 1 km chacun, qui projettent des ombres.
Des comparaisons avec des images de résolution similaire prises plus tôt par le vaisseau spatial Galileo de la NASA, qui a étudié Jupiter de 1995 à 2003, montrent des changements dans la partie sud de «l’ornithorynque», suggérant que la surface d’Europe a peut-être changé depuis que les images Galileo ont été prises.
Europe. NASA/JPL-Caltech/Institut SETI)
Cependant, une équipe d’auteurs dirigée par Heidi N. Becker du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA soutient que ces preuves ne sont pas concluantes en raison des différences de qualité et de conditions d’image.
L’image de 2022 montre également des dépôts à faible albédo à proximité, qui pourraient être associés à des eaux souterraines, selon les chercheurs. Ces taches sombres pourraient être associées à des panaches censés cracher de l’eau.
Cependant, bien que ce ne soit pas une conclusion définitive, Platypus représente une cible intéressante pour de futures missions telles qu’Europa Clipper de la NASA et JUICE d’Europe, visant à explorer et éventuellement à confirmer l’activité de surface moderne sur Europe. JUICE a été lancé en avril 2023 et arrivera sur Jupiter en décembre 2031. Le lancement d’Europa Clipper est prévu pour le 6 octobre de cette année à bord d’une fusée Falcon Heavy.
La lune de Jupiter pourrait contenir de grandes quantités d’eau liquide sous sa surface glacée.
Europe, l’une des quatre principales lunes de Jupiter, possède une croûte de glace de 20 kilomètres d’épaisseur sous laquelle, selon les scientifiques, flotte un océan. Mais une étude de 2022, qui a révélé des similitudes entre la formation de la surface de cette lune lointaine et celle du Groenland glacé sur Terre, suggère que des possibilités scientifiques pourraient se situer bien plus près de la surface gelée de cette lune. Kalberg et ses collègues ont publié leurs travaux dans la revue Nature Communications le 19 avril 2022.
La croûte glacée d’Europe est recouverte d’un réseau de doubles crêtes – des paires de longues lignes parallèles et surélevées, séparées par un creux, qui s’étendent sur des centaines de kilomètres. Chaque parcelle de la surface lunaire est marquée par des rangées entrecroisées de ces doubles crêtes, mais les scientifiques ignorent encore avec certitude comment elles se forment.
Cependant, une analyse récente d’images satellites a révélé qu’une crête étonnamment similaire s’est formée dans la calotte glaciaire recouvrant le Groenland il y a environ 10 ans.
En étudiant ce qui se trouve sous la double dorsale du Groenland, Kalberg et ses collègues ont suggéré que les doubles dorsales, sur Terre comme sur Europe, se forment par la remontée d’eaux souterraines par des fissures dans la glace de surface, puis par le regel. Si cette explication est correcte, cela suggère qu’Europe pourrait non seulement abriter un océan profond et caché ; la lune de Jupiter pourrait également abriter des poches d’eau juste sous la glace de surface.
Vue d’artiste des flaques d’eau qui forment les doubles crêtes d’Europe, lune de Jupiter. Blaine Wainwright
Kalberg, un géophysicien qui étudie principalement les effets du changement climatique sur la calotte glaciaire du Groenland, a vu des images des doubles crêtes d’Europe et a immédiatement pensé à une caractéristique qu’il avait observée sur des images de l’île polaire. En effet, lorsque les scientifiques ajustent leurs mesures aux différences de gravité, la forme de la double crête du Groenland est étonnamment similaire à celle d’Europe.
C’est utile car les scientifiques peuvent faire avec le Groenland quelque chose qu’ils ne peuvent pas encore faire avec l’Europe: pénétrer la calotte glaciaire grâce au radar. Et au Groenland, les relevés radar ont montré une montée des eaux sous la double crête.
Les scientifiques pensent que la clé de la formation des doubles crêtes réside dans la remontée d’eau. Lorsqu’une flaque d’eau se forme à l’intérieur de la glace, elle peut commencer à exercer une pression sur la glace de surface. Avec une pression suffisante, la glace peut se fissurer et l’eau peut commencer à remonter dans la brèche. Cette eau gèle rapidement, mais la pression créée par ce processus creuse des doubles crêtes à la surface.
On ne saurait trop insister sur la proportion de doubles crêtes sur Europe. Si cette explication est correcte, cela signifie que des poches d’eau sous la surface ont caractérisé Europe pendant une grande partie de son histoire. Si c’est le cas, quelque chose doit les reconstituer.
À cet égard, le Groenland constitue une comparaison étrange, puisque sa double crête s’est formée au cours de la dernière décennie. Kalberg et ses collègues pensent qu’un été exceptionnellement chaud en 2012 a fait fondre suffisamment d’eau pour créer une poche souterraine sous la crête.
Mais il n’y a presque pas d’eau de fonte à la surface d’Europe, donc Kalberg et ses collègues soutiennent que cette nouvelle eau vient d’encore plus profond sous la glace: de dizaines de kilomètres ou de kilomètres, là où les scientifiques s’attendent à trouver un océan global.
L’étude montre que des impacts même plus faibles peuvent chauffer et ramollir suffisamment la glace d’Europe, lune de Jupiter, pour entraîner le matériau dans un océan souterrain. Cette découverte explique un nouveau mécanisme de transport qui pourrait acheminer des composants importants vers l’océan lunaire.
La coquille glacée d’Europe, lune de Jupiter, est criblée de cratères, la plupart formés par de petits impacts qui ont entaillé la surface de la lune, mais qui n’étaient pas assez importants pour pénétrer l’océan en dessous. Des chercheurs ont montré que des impacts qui pénètrent même à mi-chemin de la coquille de glace accumulent suffisamment d’eau de fonte pour s’infiltrer à travers la glace et atteindre l’océan en dessous. Cette recherche est décrite dans un article publié le 28 novembre 2022 dans la revue Geophysical Research Letters.
Ce drainage, qui, selon les chercheurs, pourrait se produire sur une période de 10 000 à 100 000 ans, est un mécanisme essentiel pour le transport des oxydants (des produits chimiques qui peuvent facilement gagner des électrons à partir d’autres substances, déclenchant ainsi des réactions chimiques) de la surface de la lune vers son océan, augmentant ainsi ses chances d’habitabilité.
Des études antérieures supposaient que les impacts devaient pénétrer la glace, limitant ainsi le potentiel de transport minéral aux impacts les plus importants. Les recherches les plus récentes élargissent cette fourchette, montrant que des impacts beaucoup plus petits et non pénétrants suffisent en réalité à atteindre cet objectif.
Les quatre plus grands cratères d’impact sur Europe, la lune de Jupiter : Pwyll, Sylix, Tyr et Manannan. NASA
«Cela augmente la probabilité que les ingrédients chimiques nécessaires à la vie soient présents», a déclaré Mark Hesse, géologue à l’Université du Texas à Austin et co-auteur de l’étude, dans le même communiqué.
Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que les impacts cométaires pourraient être d’importants vecteurs de molécules organiques essentielles à la vie, et près d’une vingtaine de cratères à la surface d’Europe indiquent que la lune a certainement été visitée par des comètes et des astéroïdes. De plus, le rayonnement de Jupiter décompose les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène, assurant la présence d’oxygène à la surface de la lune.
Cependant, on ne sait toujours pas comment ces minéraux essentiels déposés à la surface de la Lune ont pu se retrouver dans son océan souterrain.
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Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé la modélisation numérique pour simuler l’évolution à long terme des cratères d’impact. Ils ont également étudié la manière dont l’eau de fonte et l’eau riche en minéraux s’infiltrent à travers la glace. Au cours de neuf expériences, les chercheurs ont simulé l’infiltration d’eau de fonte à travers des couches de glace d’épaisseurs variables lors d’un impact afin de mieux comprendre à quel moment les matériaux pourraient être submergés dans l’océan.
Pour Europe, leur analyse a révélé que si les impacts traversaient ne serait-ce que la moitié de la surface de la lune, épaisse de 16 à 24 kilomètres (10 à 15 miles), 40 % de l’eau de fonte résultante coulerait dans son océan. À titre de comparaison, une comète de 0,8 kilomètre (0,5 mile) de large traversant la moitié de la surface pourrait faire fondre suffisamment de glace environnante pour remplir un lac de cratère.
Les chercheurs montrent également qu’une chambre en fusion sous Manannan, l’un des plus grands cratères d’impact d’Europe, aurait libéré plus de 6,7 miles cubes (28 kilomètres cubes) d’eau de fonte de la surface de la lune dans son océan sur une période de 1 000 ans.
Les chercheurs ont expliqué que ce mécanisme est une conséquence naturelle des collisions, ce qui signifie qu’il s’applique non seulement à Europe, mais aussi à la plupart des planètes glacées. Titan, lune de Saturne, abriterait également un océan caché sous sa coquille externe, dont l’épaisseur varie de 48 à 190 km.
Même avec ces modèles, les scientifiques ne savent pas encore combien de minéraux présents à la surface survivront aux impacts, ni combien pourraient finir dans les eaux de fonte et, par conséquent, dans l’océan souterrain.
Du dioxyde de soufre a été détecté de l’autre côté d’Europe grâce au champ magnétique de Jupiter.
Des chercheurs ont étudié la matière présente sur la face cachée d’Europe, une lune de Jupiter, et ont découvert que le soufre présent à sa surface provenait probablement d’Io, une grande lune volcanique de Jupiter. L’étude a été publiée le 2 juin 2023 dans la revue Planetary Science.
À l’aide du télescope spatial Hubble, une équipe dirigée par le Southwest Research Institute (SwRI) a observé Europe dans les longueurs d’onde ultraviolettes, comblant ainsi une lacune dans les différentes longueurs d’onde utilisées pour observer le monde de l’eau glacée.
Les résultats de ces études ont permis d’établir la première carte quasi-globale du dioxyde de soufre sur Europe. Bien que ce ne soit pas la première fois que ce composé soit détecté sur Europe, la carte montre la présence de dioxyde de soufre solide avec une meilleure couverture et une meilleure résolution que les observations précédentes. Les concentrations de cette substance sont également corrélées avec des régions plus sombres à grande échelle, dans le visible et l’ultraviolet.
Les résultats de l’étude ont montré que le soufre jaillit probablement d’Io, le corps volcanique le plus actif du système solaire, puis est ionisé et capturé par le champ magnétique de Jupiter. Il est ensuite transporté jusqu’à Europe, où il réagit avec l’eau de la croûte glacée de la lune pour former du dioxyde de soufre.
Les concentrations de dioxyde de soufre détectées sur Europe, la quatrième plus grande lune de Jupiter (illustrée ci-dessous), proviennent probablement d’Io (en haut), la lune ultravolcanique de Jupiter.
Il est toutefois également possible que ce composé soit présent dans les entrailles de l’Europe.
«La surface relativement jeune d’Europe est principalement constituée de glace d’eau, bien que d’autres matériaux aient été détectés à sa surface», a déclaré Tracy Becker, planétologue au SwRI et auteur principal d’un article décrivant les observations ultraviolettes. «Déterminer si ces matériaux sont originaires d’Europe est important pour comprendre sa formation et son évolution ultérieure.»
Des concentrations plus élevées de dioxyde de soufre détectées dans l’hémisphère arrière d’Europe alors qu’elle orbitait autour de Jupiter suggèrent que le soufre provenait d’Io.
«La majeure partie du dioxyde de soufre se trouve dans l’hémisphère arrière d’Europe», explique Philippa Molyneux, scientifique à l’Institut du Pacifique Sud et co-auteure de l’article. «Sa concentration est probablement due au champ magnétique unidirectionnel de Jupiter qui piège les particules de soufre émises par les volcans d’Io et les projette sur la face arrière d’Europe.»
Le SwRI prévoit de poursuivre ces études en utilisant le spectrographe ultraviolet Europa, qui observera la quatrième plus grande lune de Jupiter dans le cadre de la mission Europa Clipper de la NASA, qui devrait arriver dans le système jovien en 2031.
Les scientifiques sont presque certains que sous la surface glacée d’Europe se trouve un océan salé contenant près de deux fois plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis. C’est pourquoi la lune de Jupiter est considérée comme l’un des endroits les plus prometteurs pour la recherche de vie extra-terrestre.
Un nouveau type de sel pourrait expliquer le mystère des fissures dans la glace d’Europe. Cette découverte pourrait expliquer les traînées rouges sur Europe, lune de Jupiter, qui ne correspondent à aucune substance connue sur Terre.
Des scientifiques sur Terre ont découvert deux nouveaux types de cristaux durs qui se forment lorsque du sel de table et de l’eau se mélangent à basse température et à basse pression. Cette découverte pourrait avoir une portée extraordinaire, car ces sels pourraient se trouver dans de profondes fissures et crevasses à la surface des lunes du système solaire. Les recherches de l’équipe sont publiées dans le numéro du 20 février 2023 des Proceedings of the National Academy of Sciences.
Cette découverte pourrait notamment expliquer les étranges stries rouges qui sillonnent la surface d’Europe, lune de Jupiter. Ces lignes, semblables à des rayures, ont une composition chimique qui ne correspond à rien de ce que l’on trouve sur Terre, mais les scientifiques pensent qu’il pourrait s’agir d’un mélange gelé de sels et d’eau. Cette nouvelle découverte pourrait enfin apporter une explication.
Les nouvelles substances, un mélange de deux des molécules les plus courantes sur Terre, ont été créées par une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de Washington, qui pensent que les sels pourraient s’être formés naturellement au fond des océans profonds sur des lunes comme Europe.
«Les découvertes scientifiques fondamentales sont rares de nos jours», a déclaré Baptiste Journoux, auteur principal de l’étude et professeur associé au Département des sciences de la Terre et de l’espace de l’Université de Washington. «Le sel et l’eau sont bien connus dans les milieux terrestres. Mais au-delà, nous sommes dans l’ignorance. Et maintenant, nous avons ces objets planétaires qui contiennent probablement des composés que nous connaissons, mais dans des environnements très exotiques.»
Un cristal d’un type de glace saline totalement nouveau, jusqu’alors inconnu sur Terre, mais qui pourrait exister sur les lunes glacées du système solaire. Journo et al./PNAS
Lorsque l’eau et les sels se combinent à basse température, un réseau rigide appelé «hydrate» se forme, maintenu par des liaisons hydrogène. Le chlorure de sodium, ou sel de table, une structure simple dans laquelle il y a une molécule de sel pour deux molécules d’eau, était auparavant le seul hydrate connu.
Ces deux composés récemment découverts sont également des hydrates, mais ils diffèrent sensiblement du chlorure de sodium. Dans l’un, on trouve deux molécules de chlorure de sodium pour 17 molécules d’eau. Dans l’autre, on trouve une molécule de chlorure de sodium pour 13 molécules d’eau.
Si ces hydrates à forte teneur en eau se trouvent partout sur Europe, cela pourrait expliquer pourquoi la surface de cette lune et d’autres lunes de Jupiter semble plus aqueuse que prévu. «Elle possède la structure attendue par les planétologues», a déclaré Journo.
L’équipe a découvert les nouveaux hydrates en pressant un petit échantillon d’eau salée entre de minuscules diamants pas plus gros qu’un grain de sable. Le liquide a ainsi été soumis à des pressions 25 000 fois supérieures à la pression atmosphérique terrestre.
Grâce à la transparence des diamants, les chercheurs ont pu suivre l’expérience au microscope. L’équipe a constaté qu’après la libération de la haute pression, l’une des structures hydratées restait stable.
«Nous essayions de mesurer l’effet de l’ajout de sel sur la quantité de glace produite, car le sel agit comme un antigel», explique Journo. «Étonnamment, lorsque nous avons augmenté la pression, nous avons vu des cristaux inattendus se former. C’était une découverte très heureuse.»
Bien que les conditions de froid et de haute pression créées par l’équipe en laboratoire ne soient pas courantes sur Terre, elles se produisent naturellement sur les lunes de Jupiter. Sur ces lunes, les conditions sont suffisantes pour former des calottes glaciaires de 5 à 10 kilomètres d’épaisseur sur des océans atteignant jusqu’à 160 kilomètres de profondeur. De la glace encore plus dense peut se former au fond de ces océans.
«La pression rapproche simplement les molécules, ce qui modifie leurs interactions – c’est le principal moteur de la diversité des structures cristallines que nous trouvons», a déclaré Journo.
Le télescope spatial James Webb a détecté les premières traces de carbone sur Europe, lune glacée de Jupiter. Cette découverte, réalisée par le puissant télescope spatial de la NASA, rapproche les scientifiques de la possibilité de déterminer si les océans salés d’Europe pourraient abriter la vie.
Le télescope spatial James Webb de la NASA a détecté du dioxyde de carbone provenant des océans liquides salés d’Europe, lune glacée de Jupiter. Les recherches menées par deux équipes ont été publiées dans deux articles parus dans le numéro du 21 septembre 2023 de la revue Science.
Les scientifiques savent depuis longtemps qu’Europe abrite des océans d’eau sous sa coquille glacée, mais ils ignoraient si ces océans possédaient la composition chimique nécessaire à la vie. La découverte de carbone, un élément essentiel à la vie, dans cet océan souterrain sur l’une des lunes de Jupiter a donc des implications importantes pour l’habitabilité potentielle de cette lune et témoigne des découvertes scientifiques révolutionnaires rendues possibles par le télescope spatial James Webb (JWST).
«Sur Terre, la vie valorise la diversité chimique : plus elle est diversifiée, mieux c’est. Notre vie est basée sur le carbone. Comprendre la chimie de l’océan d’Europe nous aidera à déterminer si elle est hostile à la vie telle que nous la connaissons, ou si elle pourrait lui convenir», a déclaré Geronimo Villanueva, auteur principal de l’étude et scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA. «Cela suggère que nous pouvons obtenir des informations fondamentales sur la composition de l’océan avant de forer la glace pour en avoir une vision complète.»
Ce graphique présente une carte de la surface d’Europe obtenue avec la NIRCam (caméra proche infrarouge) dans le premier panneau, et des cartes de composition obtenues avec les données du spectrographe proche infrarouge (NIRSpec/IFU) dans les trois panneaux suivants. Sur les cartes de composition, les pixels blancs correspondent au dioxyde de carbone dans une vaste région de chaos perturbé appelée Tara Regio (centre et droite), avec des concentrations supplémentaires dans certaines parties de la région du chaos, la Powys Regio (gauche). Les deuxième et troisième panneaux montrent les signatures du dioxyde de carbone cristallin, et le quatrième panneau montre une forme amorphe complexe de dioxyde de carbone. NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA/GSFC), S. Trumbo (Université Cornell), A. Pagan (STScI)
Mais plus intéressant encore, l’équipe a pu utiliser les observations infrarouges du spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) du JWST pour déterminer que les molécules de carbone ne sont pas arrivées sur Europe à partir d’impacts de météorites ou d’autres sources externes.
«Nous pensons désormais disposer de preuves observationnelles que le carbone observé à la surface d’Europe est d’origine océanique. Ce n’est pas un fait anodin. Le carbone est un élément biologiquement important», a déclaré Samantha Trumbo, chercheuse à l’Université Cornell et auteure principale d’un deuxième article décrivant la découverte.
Le JWST a découvert que le dioxyde de carbone autour d’Europe, la plus petite des quatre grandes lunes galiléennes de Jupiter, est plus abondant dans une région géologiquement jeune appelée Tara Regio. Dans cette région, appelée «terrain chaotique», la glace de surface a été perturbée, ce qui indique des échanges de matière entre la surface glacée d’Europe et son océan souterrain.
«Des observations antérieures du télescope spatial Hubble ont mis en évidence la présence de sel océanique dans la région de Tara», a poursuivi Trumbo. «Nous constatons maintenant qu’il y a également de fortes concentrations de dioxyde de carbone à cet endroit. Nous pensons que cela signifie que le carbone provient probablement d’un océan interne.»
La découverte de dioxyde de carbone sur Europe sera une nouvelle un peu amère pour Villanueva et son équipe, car ils ont également utilisé le JWST pour rechercher des panaches de matière jaillissant de la surface de la lune de Jupiter, que le puissant télescope spatial n’avait pas détectés. Ces panaches avaient déjà été détectés en 2013, 2016 et 2017, et le fait que le JWST n’ait pas pu confirmer leur existence ne signifie pas qu’ils ne sont pas présents autour d’Europe.
«Il est toujours possible que ces jets soient variables et visibles seulement à certains moments», a déclaré Heidi Hammel, chercheuse interdisciplinaire au JWST à l’Association des universités de recherche en astronomie. «Ce que nous pouvons affirmer avec une certitude absolue, c’est que nous n’avons pas détecté de jets sur Europe lors de ces observations avec le JWST.»
Les observations de dioxyde de carbone sur Europe témoignent néanmoins de la puissance et de l’utilité du télescope spatial James Webb.
«Ces observations n’ont nécessité que quelques minutes de temps d’observation», a ajouté Hammel, qui dirige le programme d’assurance du système solaire du JWST pour le premier cycle. «Même en si peu de temps, nous avons pu réaliser des travaux scientifiques d’une grande ampleur. Ces travaux nous donnent un premier aperçu des formidables découvertes scientifiques sur le système solaire que nous pourrons accomplir avec le JWST.»
Ces résultats ont également des implications importantes pour d’autres missions futures. En octobre 2024, la NASA lancera la sonde Europa Clipper, qui se rendra dans le système lunaire de Jupiter pour mener une étude détaillée d’Europe et déterminer si ses océans souterrains pourraient abriter la vie.
Les résultats obtenus par ces deux équipes du JWST pourraient également contribuer à l’étude de Jupiter et de ses lunes dans le cadre de la mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l’Agence spatiale européenne (ESA). JUICE a été lancée en avril 2023 pour un voyage de 7,5 ans vers Europe et les grandes lunes de Jupiter, Callisto et Ganymède, également recouvertes de vastes océans, ainsi que pour réaliser d’importantes observations de Jupiter elle-même.
«C’est un excellent premier résultat de ce que le JWST apportera à l’étude des lunes de Jupiter», a déclaré Guillaume Cruz-Mermy, co-auteur de l’étude et chercheur à l’ESA. J’ai hâte d’en apprendre davantage sur leurs propriétés de surface grâce à ces observations et à celles à venir.»
Un mystère de longue date concernant la présence de peroxyde d’hydrogène (H₂O₂) sur Europe, lune océanique glacée de Jupiter, pourrait être sur le point d’être résolu. Une nouvelle étude a été publiée dans le Planetary Science Journal le 21 juillet 2025.
Le peroxyde d’hydrogène se forme comme sous-produit lorsque des particules énergétiques divisent les molécules d’eau, ce qui entraîne la recombinaison des radicaux OH, des molécules hautement réactives avec des électrons non appariés.
Le peroxyde d’hydrogène (H₂O₂) a été détecté pour la première fois sur Europe par le spectromètre de cartographie proche infrarouge Galileo, un instrument scientifique embarqué à bord de la sonde spatiale Galileo Jupiter de la NASA. Il a été conçu pour étudier la composition et les caractéristiques de surface des lunes et de l’atmosphère de la géante gazeuse grâce à la lumière infrarouge. Le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA a par la suite détecté des niveaux élevés de peroxyde d’hydrogène dans des zones inattendues de la lune de Jupiter.
Des études en laboratoire prédisaient que des concentrations plus élevées de peroxyde d’hydrogène seraient observées dans les régions polaires plus froides d’Europe, mais les observations du JWST ont démontré le contraire, en découvrant des niveaux plus élevés dans les régions équatoriales plus chaudes de la lune. Ces zones, appelées «zones de chaos», sont marquées par des blocs de glace de surface qui semblent s’être déplacés, avoir dérivé et avoir regelé.
«La distribution du peroxyde d’hydrogène en Europe ne suit pas la variation de température prévue pour la glace d’eau pure», ont écrit les chercheurs dans leur article. Les études en laboratoire montrent systématiquement que la glace froide contient plus de H₂O₂, tandis que la glace chaude en contient moins.
Dans une nouvelle étude, des scientifiques rapportent avoir observé des niveaux élevés de dioxyde de carbone (CO2) dans les zones de chaos, ainsi que des niveaux élevés de H2O2. Ces niveaux sont probablement dus à des fuites de CO2 provenant de l’océan souterrain d’Europe par des fissures dans la glace, expliquent les chercheurs.
Cette visualisation d’Europe montre le champ de température obtenu en modélisant la dynamique océanique de la lune glacée de Jupiter, avec des panaches chauds (en rouge) s’élevant du fond marin et un fluide froid (en bleu) descendant de la limite glace-océan. Une plus grande quantité de chaleur pénètre dans la couche de glace près de l’équateur, ce qui correspond à la répartition chaotique des paysages sur Europe. C. M. Soderlund/NASA/JPL/Université de l’Arizona
L’équipe s’est donc demandé si la présence de CO2 pouvait modifier la composition chimique de la glace.
«La présence de CO2 pourrait-elle favoriser la formation de peroxyde dans les régions chaotiques d’Europe, indiquant une composition de surface plus favorable à la formation de cet oxydant radiolytique?» écrivent-ils dans leur article. «Cette hypothèse est étayée par des expériences préliminaires avec des mélanges H2O-CO2 irradiés, qui montrent une production accrue de H2O2 par rapport à la glace d’eau pure.»
Pour trouver une réponse définitive, ils ont «simulé les conditions à la surface d’Europe dans une chambre à vide en mélangeant de la glace d’eau et du CO2», explique Bereket Mamo, doctorant à l’Université du Texas à San Antonio et contractant au Southwest Research Institute. «Nous avons ensuite soumis ce mélange de glace à des électrons énergétiques pour observer l’évolution de la production de peroxyde.»
L’expérience a confirmé les soupçons de l’équipe: même de petites quantités de CO2 dans la glace d’eau peuvent augmenter considérablement la production de peroxyde d’hydrogène à des températures similaires à celles de la surface d’Europe, contribuant ainsi à expliquer les observations inattendues du JWST.
En effet, les molécules de CO₂ agissent comme des «capteurs moléculaires», capturant les électrons parasites créés lorsque la glace est exposée aux radiations. En capturant ces électrons, le CO₂ contribue à protéger le peroxyde d’hydrogène de toute destruction par d’autres impacts ou réactions.
«La production d’oxydants comme le peroxyde d’hydrogène à la surface d’Europe est importante d’un point de vue astrobiologique», a déclaré Richard Cartwright, co-auteur de l’étude et membre du Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins. «D’ailleurs, une mission entière de la NASA, Europa Clipper, se dirige actuellement vers le système joviens pour étudier cette lune glacée et nous aider à déterminer si Europe est habitable.»
«Nos expériences fournissent des indices pour mieux comprendre les observations du JWST Europa et servent de prélude aux prochaines études rapprochées avec Europa Clipper et le vaisseau spatial JUICE de l’Agence spatiale européenne», a ajouté Cartwright.
Le télescope spatial James Webb a découvert un «chaos» sous la glace d’Europe, lune de Jupiter. De nouvelles observations du télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA dressent un nouveau portrait d’Europe, lune de Jupiter, et révèlent la chimie cachée de l’intérieur de cette lune glacée.
Pendant des décennies, les scientifiques ont imaginé la surface gelée d’Europe comme une coquille immobile et silencieuse. Mais de nouvelles observations montrent qu’il s’agit en réalité d’un monde dynamique, loin d’être figé dans le temps.
«Nous pensons que la surface est assez poreuse et suffisamment chaude dans certaines zones pour que la glace puisse rapidement se recristalliser», a déclaré Richard Cartwright, spectroscopiste au laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins et auteur principal de la nouvelle étude.
Ce qui est peut-être encore plus fascinant, c’est ce que cette activité de surface nous apprend sur l’océan souterrain d’Europe. La présence d’une activité géologique et l’échange constant de matériaux entre le sous-sol et la surface rendent les «paysages chaotiques» – zones fortement perturbées où des blocs de glace semblent s’être détachés, avoir dérivé et avoir regelé – particulièrement précieux comme fenêtres potentielles sur l’intérieur d’Europe.
L’étude s’est concentrée sur deux régions de l’hémisphère sud d’Europe: Tara et Powys. Tara, en particulier, est l’une des régions les plus intéressantes de la Lune. Les observations du télescope JWST ont révélé de la glace cristalline à la surface et dans les couches plus profondes, remettant en question les hypothèses antérieures sur la répartition de la glace sur Europe.
La mission Juno de la NASA, dédiée à l’observation de Jupiter, a capturé l’image la plus proche à ce jour de la mystérieuse lune recouverte de glace de la géante gazeuse Europe. NASA/JPL-Caltech/SwRI
En mesurant les propriétés spectrales de ces régions «chaotiques» à l’aide de données de télédétection, les scientifiques peuvent obtenir des informations précieuses sur la composition chimique d’Europe, ainsi que sur son habitabilité potentielle, ont-ils expliqué dans un article publié le 28 mai 2025 dans The Planetary Science Journal.
«Nos données suggèrent fortement que le phénomène que nous observons a une origine interne, peut-être d’un océan souterrain situé à près de 30 kilomètres sous l’épaisse coquille glacée d’Europe», a déclaré Ujjwal Raut, directeur de programme au Southwest Research Institute et co-auteur de l’étude.
Rout et son équipe ont mené des expériences en laboratoire pour étudier la façon dont l’eau gèle sur Europe, dont la surface est constamment bombardée de particules chargées venues de l’espace. Contrairement à la Terre, où la glace forme naturellement une structure cristalline hexagonale, le rayonnement intense sur Europe détruit la structure de la glace, la transformant en ce qu’on appelle de la glace amorphe – une forme désordonnée et non cristalline.
Ces expériences ont permis de mettre en évidence l’évolution de la glace au fil du temps. En étudiant les changements d’état de la glace, les scientifiques peuvent mieux comprendre la dynamique de la surface de la lune. Combinés aux nouvelles données du JWST, ces résultats viennent s’ajouter aux preuves croissantes qu’Europe abrite un vaste océan liquide caché sous sa coquille glacée.
«Dans cette même région […], nous observons beaucoup d’autres phénomènes inhabituels, notamment des traces solides de chlorure de sodium, semblable au sel de table, provenant probablement de son océan interne», a déclaré Cartwright. «Nous observons également des traces parmi les plus solides de CO₂ et de peroxyde d’hydrogène sur Europe. La chimie ici est vraiment étrange et fascinante.»
Vue simulée depuis la surface d’Europe, l’une des quatre lunes galiléennes de Jupiter. NASA
Ces régions, marquées par des caractéristiques de surface fracturées, peuvent indiquer une activité géologique poussant la matière hors de la coquille de glace d’Europe.
L’instrument NIRSpec du JWST est particulièrement adapté à l’étude de la surface d’Europe, car il permet de détecter des signatures chimiques clés sur une large gamme de longueurs d’onde infrarouges. Parmi celles-ci figurent des caractéristiques associées à la glace d’eau cristalline et à une forme particulière de dioxyde de carbone appelée ¹³CO₂, essentielles à la compréhension des processus géologiques et chimiques de la lune.
NIRSpec peut mesurer simultanément toutes ces propriétés et créer des cartes détaillées de la répartition de ces matériaux à la surface d’Europe. Sa grande sensibilité et sa capacité à collecter des données spectrales et spatiales en font un outil idéal pour étudier ce qui se cache sous la croûte glacée d’Europe.
L’équipe a trouvé des niveaux de dioxyde de carbone plus élevés dans ces zones que dans les zones voisines, ce qui les a amenés à conclure qu’il provenait probablement du sous-sol plutôt que de sources externes telles que des météorites, ce qui aurait entraîné une distribution plus uniforme.
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De plus, le dioxyde de carbone est instable dans l’environnement de rayonnement intense d’Europe, ce qui suggère que ces dépôts se sont formés relativement récemment et sont liés à des processus géologiques en cours. «Les preuves de l’existence d’un océan liquide sous la couche de glace d’Europe se multiplient, ce qui rend cette étude d’autant plus passionnante à mesure que nous en apprenons davantage», a déclaré Routt.
Une autre découverte intrigante a été la présence de carbone 13, un isotope du carbone. «D’où vient ce 13CO2 ? C’est difficile à expliquer, mais tout chemin mène à une source interne, ce qui concorde avec d’autres hypothèses sur l’origine du 12CO2 découvert dans la région de Tara», a déclaré Cartwright.
L’étude intervient alors que la mission Europa Clipper de la NASA est en route vers la lune de Jupiter, avec une arrivée prévue en avril 2030. Le vaisseau spatial effectuera des dizaines de survols, chacun le rapprochant de la surface d’Europe pour recueillir des données vitales sur l’océan caché sous la croûte glacée de la lune.
Les régions de «chaos» sur Europe, la lune de Jupiter, pourraient contenir des indices sur l’existence possible de la vie dans l’océan sous la croûte glacée de la lune.
Une nouvelle version d’une vieille théorie conforte l’idée selon laquelle l’océan souterrain d’Europe pourrait être riche en oxygène, issu de la coquille glacée de la lune de Jupiter lors de la formation de sa surface accidentée. De plus, les niveaux d’oxygène dans les océans souterrains d’Europe pourraient être aussi élevés que ceux de la Terre, ce qui renforce les arguments en faveur de l’habitabilité de cette lune glacée, selon une nouvelle étude. L’étude a été publiée en ligne le 10 février 2022 dans la revue Astrophysical Journal Letters.
«Cela apporte une solution à l’un des problèmes les plus persistants associés à l’habitabilité de l’océan souterrain d’Europe», a déclaré le chercheur principal Mark Hesse, professeur au département des sciences géologiques de l’Université du Texas à Austin.
Nous savons déjà qu’il y a de l’oxygène à la surface d’Europe. La nouvelle étude se concentre donc sur la quantité d’oxygène présente dans l’océan, caché sous la croûte glacée de 15 kilomètres d’épaisseur de la lune. Cette croûte est composée d’hydrogène et d’oxygène. Le rayonnement de Jupiter, à proximité, réagit avec la glace pour former de l’oxygène libre et d’autres composés contenant des agents oxydants (comme le peroxyde d’hydrogène).
Illustration d’artiste montrant comment de l’eau liquide pourrait s’accumuler sous la surface du «terran du chaos» sur Europe, lune de Jupiter. NASA/JPL-Caltech
Une nouvelle étude, basée sur une modélisation informatique de la surface d’Europe basée sur la physique, a révélé que la fonte partielle de la calotte glaciaire de la lune produit une substance visqueuse appelée saumure. La force de cette substance visqueuse qui s’infiltre à travers la glace crée une «onde de porosité» dans la glace, provoquant une dilatation temporaire des pores. Cette dilatation ouvre la voie à une saumure riche en oxygène qui s’écoule de la surface vers l’océan.
L’Université du Texas a déclaré dans un communiqué que le transport par eau salée «semble être un moyen efficace de transporter l’oxygène à travers la glace, avec 86 % de l’oxygène absorbé à la surface transporté par la vague jusqu’à l’océan».
La vitesse de propagation semble corrélée à de brefs moments de l’histoire géologique d’Europe, où se forment les régions dites chaotiques. Cinq régions chaotiques sont connues sur cette lune glacée, et les scientifiques pensent qu’elles se sont formées pendant des périodes plus chaudes, lorsque des morceaux de glace fondante se déplaçaient à la surface, puis se retrouvaient à nouveau piégés par la glace fraîche qui les entourait.
Cependant, la quantité d’oxygène qui pénètre dans l’océan n’est pas encore connue avec certitude. Le modèle suggère une «large gamme de concentrations d’oxygène» pénétrant dans l’océan d’Europe au fil du temps, avec une variation de 10 000 fois.
Le terrain chaotique d’Europe photographié par la sonde Galileo. NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
Cependant, seules les estimations les plus élevées montrent que les niveaux d’oxygène dans l’océan d’Europe sont similaires à ceux de la Terre, a ajouté le co-auteur et chercheur Stephen Vance du Jet Propulsion Laboratory de la NASA dans un communiqué.
Mais si les niveaux d’oxygène les plus élevés sont effectivement observés, a déclaré Vance, «il est tentant d’imaginer une sorte d’organisme aérobie vivant juste sous la glace», a-t-il ajouté. («Aérobie» désigne des organismes qui prospèrent dans des conditions riches en oxygène.)
Des études indépendantes utilisant le télescope spatial Hubble ont montré que de la vapeur d’eau s’élevait des panaches, ajoutant aux inquiétudes quant aux perspectives d’habitabilité de la planète alors que de nouvelles missions telles qu’Europa Clipper de la NASA devraient la visiter dans les années 2030.
Les instruments d’Europa Clipper comprennent une sonde radar fournie par l’Université du Texas à Austin pour rechercher des composants potentiellement essentiels à la vie sur Europe. Ces recherches comprennent le sondage de l’océan, la mesure de l’épaisseur de la glace et l’évaluation de sa structure et de ses propriétés de surface, selon le site web de la NASA.
Vance a souligné que même si Clipper est une mission orbitale, le vaisseau spatial pourrait permettre d’affiner les estimations de la teneur en oxygène de la Lune. Cependant, un atterrissage pourrait être nécessaire pour évaluer plus précisément la viabilité du transport du sel.
Une image de 2021 prise par le vaisseau spatial Juno de la NASA en orbite autour de Jupiter montre une région inédite de la lune glacée qui semble produire de la vapeur d’eau à partir de panaches et pourrait avoir des conditions océaniques habitables.
L’image a été prise à près de 80 000 kilomètres de distance, alors que Juno effectuait sa mission principale d’étude de l’atmosphère de Jupiter. La résolution est, bien sûr, assez approximative, chaque pixel étant situé à environ 50 à 60 kilomètres de distance. Cependant, il est possible d’observer des variations d’albédo, ou réflectivité de la lumière, sur cette lune pourtant très brillante.
Europe est un lieu populaire, photographié à maintes reprises par des sondes spatiales. Les premières images rapprochées ont été prises dans les années 1970 par les sondes Pioneer et Voyager de la NASA, montrant une surface glacée criblée de fissures. Des images encore plus détaillées ont été obtenues lors de la mission Galileo, qui a orbité autour de Jupiter et de ses lunes de 1995 à 2003.
La sonde Juno a photographié le pôle Nord de l’Europe de loin pour la première fois. Les responsables de la NASA ont déclaré que c’était la première fois qu’ils observaient la région, et que les prochains survols fourniraient des images plus nettes. NASA/SwRI/MSSS/Andrea Luck
De nombreux engins spatiaux ont survolé Europe en route vers d’autres destinations, et le télescope spatial Hubble et d’autres télescopes terrestres ou proches de la Terre ont parfois observé la Lune. Mais ces observations ont toutes pour limite d’avoir été réalisées sur ou près de l’écliptique, le plan autour duquel orbitent le Soleil, les planètes du système solaire et nombre de ses lunes.
Juno, quant à elle, possède une orbite plus polaire, ce qui a déjà permis de produire des images uniques de Jupiter, notamment l’ampleur et la stabilité de ses cyclones polaires. L’image d’Europe a été créée par la scientifique amateur Andrea Luck à partir des données de la JunoCam.
La conférence de presse n’a pas abordé d’éventuelles recherches scientifiques aux pôles de l’Europe, mais des études antérieures évaluées par des pairs ont discuté de la vapeur d’eau transitoire au pôle Sud ou de tentatives de cartographie géologique aussi près que possible des pôles.
Le télescope spatial Hubble de la NASA a également détecté de la vapeur d’eau sur la lune océanique de Jupiter, Europe, en 2021, ce qui pourrait fournir de nouveaux indices sur les lunes glacées de notre système solaire et au-delà.
Hubble avait déjà détecté de la vapeur d’eau sur Europe – des panaches visibles qui apparaissent sporadiquement et s’étendent temporairement jusqu’à environ 200 kilomètres dans l’espace depuis la coquille glacée de la lune, qui recouvre un vaste océan d’eau liquide enfoui. Mais cette nouvelle découverte est tout autre.
Lorenz Roth, chercheur à l’Institut royal de technologie KTH de Stockholm, en Suède, a analysé les observations ultraviolettes d’archives d’Europe prises par le télescope spatial Hubble avec son instrument Space Telescope Imaging Spectrograph en 1999, 2012, 2014 et 2015.
L’analyse a révélé la présence d’importantes quantités de vapeur d’eau dans l’hémisphère arrière d’Europe, celui qui est opposé à la trajectoire orbitale de la lune autour de Jupiter. Cette vapeur d’eau a persisté pendant de longues périodes, contrairement aux jets de courte durée, a rapporté Roth dans une étude publiée en septembre 2021 dans la revue Geophysical Research Letters.
Récemment, Roth et ses collègues ont utilisé une technologie similaire pour détecter de la vapeur d’eau sur Ganymède, une lune de Jupiter, la plus grande lune du système solaire.
«L’observation de la vapeur d’eau sur Ganymède et la face cachée d’Europe élargit notre compréhension des atmosphères des lunes glacées», a déclaré Roth. «Cependant, la découverte d’une teneur en eau stable sur Europe est un peu plus surprenante que sur Ganymède, car la température de surface d’Europe est plus froide que celle de Ganymède.»
Europe réfléchit la lumière solaire plus efficacement que Ganymède, ce qui la rend environ 33 °C plus froide que sa plus grande lune, selon les responsables de la NASA. La température maximale d’Europe est d’environ -160 °C, mais elle semble sublimer d’importantes quantités de glace, qui se transforme en vapeur et s’échappe dans l’espace.
Le fait que cette vapeur d’eau soit concentrée dans l’hémisphère arrière d’Europe ajoute à l’intrigue. Les responsables de la NASA affirment que la raison de ce phénomène reste obscure.
Des courants turbulents et tourbillonnants dans la mer souterraine d’Europe pourraient affecter la rotation et la géologie de la croûte glacée de la lune. Les scientifiques affirment qu’un immense océan bouillonnant à l’intérieur d’Europe, lune de Jupiter, pourrait influencer la rotation de sa croûte glacée.
De nouvelles simulations réalisées par superordinateur montrent que les eaux de l’océan intérieur de la planète pourraient exercer une pression sur la croûte d’Europe, peut-être suffisamment forte pour affecter la vitesse à laquelle la coquille glacée de la lune tourne au fil du temps.
On sait déjà que la croûte externe glacée d’Europe flotte probablement librement et tourne à une vitesse différente de celle de l’océan et du noyau rocheux situés en dessous. Mais ce nouveau modèle est le premier à suggérer que les courants océaniques d’Europe jouent un rôle dans la vitesse de rotation de la couche externe glacée de la lune.
«On savait déjà, grâce à des expériences en laboratoire et à des modélisations, que le réchauffement et le refroidissement de l’océan d’Europe pouvaient entraîner des courants. Nos résultats révèlent désormais un lien entre l’océan et la rotation de la calotte glaciaire, un lien jamais envisagé auparavant», a déclaré Hamish Hay, chercheur à l’Université d’Oxford en Angleterre et auteur principal de la nouvelle étude, publiée dans la revue JGR: Planets in 2023.
Une grande partie des recherches et des discussions sur les effets de l’activité gravitationnelle d’Europe sur la croûte terrestre se sont concentrées sur l’énorme force extérieure du champ gravitationnel de Jupiter. La nouvelle étude examine comment la désintégration radioactive et le réchauffement dû aux marées à l’intérieur d’Europe, ainsi que sa rotation globale, pourraient entraîner des courants et créer des turbulences au sein de la coquille glacée.
«J’ai été totalement surpris de constater que ce qui se passait dans la circulation océanique pouvait avoir un tel impact sur la calotte glaciaire. C’était une énorme surprise», a déclaré Robert Pappalardo, co-auteur de l’étude, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.
Le modèle suggère également que les courants océaniques d’Europe pourraient être responsables d’une partie de la géologie visible sur la surface gelée de la lune, qui est criblée de lignes et de fissures.
De superbes portraits de la mystérieuse lune glacée de Jupiter, Europe, pris par la mission Juno de la NASA lors de son survol rapproché en octobre 2022 montrent la lune, qui pourrait abriter une vie extraterrestre, dans des couleurs inattendues.
Les nouvelles images ont été prises par la caméra JunoCam de Juno alors que la sonde survolait Europe le 29 septembre, puis envoyées à des processeurs d’images enthousiastes, qui leur ont donné un traitement presque artistique.
Des images récemment publiées révèlent des caractéristiques de surface inexplorées qui pourraient éclairer ce qui se passe dans l’océan potentiellement habitable sous l’épaisse croûte glacée d’Europe. Ces images, collectées en quelques minutes seulement, incluent une image satellite prise par JunoCam à 1 500 kilomètres au-dessus de la surface d’Europe. L’image montre une région appelée Annwn Regio, connue pour ce que les scientifiques appellent un terrain chaotique: un labyrinthe de crêtes, de rainures et de fissures qui sillonnent la surface glacée.
Vue d’Europe, lune de Jupiter, prise par la mission Juno de la NASA lors de son survol rapproché le 29 septembre. La sonde se trouvait à 1 500 kilomètres au-dessus de la surface lunaire lorsque l’image a été prise. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Traitement des images par Björn Jönsson. CC BY-NC-SA 2.0
L’image, traitée par Björn Jónsson, cartographie la surface avec une résolution d’environ 1 kilomètre par pixel, révélant de nombreuses dépressions claires et sombres, ainsi que des indentations jusqu’alors inconnues. Le cratère de Callanish, étudié par la sonde Galileo de la NASA à la fin des années 1990 et au début des années 2000, est visible en bas à droite sous la forme d’une tache sombre circulaire.
Deux images montrent la même zone de la surface d’Europe, comparant différentes approches de traitement : l’une avec un traitement minimal, l’autre avec un contraste de couleurs renforcé mettant en valeur les caractéristiques de la surface. L’image la plus traitée montre les ombres projetées par les nombreuses cicatrices.
Enfin, l’image très stylisée de Fernando Garcia Navarro donne à la lune blanche et brunâtre plutôt simple un aspect extravagant et psychédélique.
Comparaison d’images minimalement et fortement traitées de la même zone de la surface d’Europe. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Traitement d’images : Navaneet Krishnan S.
«Les scientifiques citoyens qui travaillent avec Juno participent à une collaboration mondiale qui ouvre de nouvelles perspectives et fait émerger de nouvelles idées», a déclaré Candy Hansen, co-chercheuse principale de JunoCam au Planetary Science Institute en Arizona. «Souvent, les scientifiques citoyens ignorent complètement les applications scientifiques potentielles d’une image, se concentrant sur la manière dont Juno inspire leur imagination ou leur goût artistique, et nous saluons leur créativité.»
En octobre 2022, Juno a survolé la surface gelée d’Europe à 412 kilomètres (250 miles), réalisant son approche la plus proche de la Lune et s’en rapprochant plus que n’importe quel vaisseau spatial depuis le survol de Galilée en 2000. Traversant l’espace à une vitesse de 24 kilomètres par seconde (15 miles par seconde), Juno a capturé l’image la plus détaillée d’Europe à ce jour. Cette manœuvre n’était pas seulement destinée à la vue; elle a également ajusté la trajectoire de la sonde autour de Jupiter, réduisant le temps nécessaire pour orbiter autour de la géante gazeuse de 43 à 38 jours, a indiqué la NASA dans un communiqué.
L’image, qui couvre une zone de 150 kilomètres de long et 200 kilomètres de large, montre également une étrange dépression en forme de noire, s’étendant sur 67 kilomètres du nord au sud et 37 kilomètres d’est en ouest dans la moitié inférieure de l’image. De minuscules points blancs disséminés sur l’image sont des «pénétrations de particules de haute énergie provenant d’un rayonnement intense autour de la Lune», ont expliqué les scientifiques.
Europe. NASA
Juno a pris l’image à l’aide de sa caméra Stellar Reference Unit (SRU), qui aide normalement Juno à maintenir son orientation en déterminant la position du vaisseau spatial par rapport aux étoiles dans l’espace environnant, mais pendant le survol, la SRU a également servi d’instrument scientifique, capturant l’étonnante image en noir et blanc.
L’image montre la surface d’Europe avec une résolution de 256 à 340 mètres par pixel. Fait remarquable, la SRU a pris l’image de nuit, lorsque la seule lumière illuminant la Lune était celle réfléchie par les nuages de Jupiter.
La SRU a déjà prouvé sa valeur dans l’imagerie en basse lumière en capturant des images des anneaux faibles de Jupiter et en découvrant des éclairs de surface dans l’atmosphère de Jupiter.
Surface d’Europe. NASA
