Io, cinquième lune de Jupiter, est le corps volcanique le plus actif du système solaire. Sa surface est parsemée de centaines de volcans, dont certains crachent des panaches de soufre à des centaines de kilomètres d’altitude.
Cette lune volcanique est la troisième plus grande lune galiléenne de Jupiter et la plus proche de la planète. Elle est au centre d’un bras de fer gravitationnel entre Jupiter et deux lunes voisines, Europe et Ganymède. Selon la NASA, ces forces de marée génèrent de la chaleur responsable de l’intense activité volcanique d’Io.
La surface d’Io évolue à une vitesse incroyable. Des fissures volcaniques déversent de la lave sur la surface lunaire, comblant des cratères d’impact et créant de nouvelles plaines inondables de roche liquide. Bien que la composition exacte d’Io soit inconnue, la NASA estime qu’il s’agit probablement de soufre fondu et de ses composés, ou de roches silicatées. De plus, la fine atmosphère de la lune est principalement composée de dioxyde de soufre.
La surface d’Io est parsemée de volcans et de lacs de lave. Sur cette image, la sonde Galileo de la NASA a capturé une image d’Io lors d’une éruption volcanique. NASA/JPL/DLR
Io a environ 4,5 milliards d’années, soit à peu près le même âge que Jupiter. Distance de Jupiter : Io est le cinquième satellite de Jupiter. Sa distance orbitale moyenne est d’environ 422 000 km (262 000 mi). Io orbite autour de Jupiter tous les 1,77 jours terrestres. Io est verrouillée par les marées, de sorte que le même côté fait toujours face à Jupiter.
Le rayon moyen d’Io est de 1 821,3 km (1 131,7 mi), ce qui la rend légèrement plus grande que la Lune. Io est de forme légèrement elliptique, son axe longitudinal pointant vers Jupiter. Parmi les satellites galiléens, Io est le troisième plus grand, derrière Ganymède et Callisto, mais devant Europe, tant en masse qu’en volume.
La température moyenne à la surface d’Io est d’environ -130 °C (-202 °F), ce qui crée des champs de neige sulfureux. Cependant, les volcans d’Io peuvent atteindre 1 649 °C (3 000 °F). Io est souvent décrite comme un corps céleste de feu et de glace.
Selon le site web de sciences spatiales The Nine Planets, au plus près de la Terre, lorsque Jupiter et la Terre se trouvent du même côté du Soleil, la distance entre la Terre et Io peut être de seulement 588 millions de kilomètres (365 millions de miles). Cependant, à la distance maximale, la distance peut atteindre 968 millions de kilomètres (601 millions de miles).
L’activité volcanique d’Io a été découverte pour la première fois par les missions Voyager de la NASA en 1979. Le volcanisme de la lune est alimenté par de puissantes forces de marée.
Comme Io orbite autour de Jupiter sur une orbite elliptique, la gravité de Jupiter varie selon la proximité de la lune avec la géante gazeuse. Cette fluctuation gravitationnelle crée une attraction constante à l’intérieur de la lune dans différentes directions, provoquant un gonflement de la surface d’Io pouvant atteindre 100 mètres (330 pieds) de hauteur, selon la NASA. Ce mouvement provoque le frottement des roches d’Io les unes contre les autres, générant une chaleur considérable, 20 fois supérieure à celle de la Terre.
Io. NASA
Si Io était l’unique lune de Jupiter, son orbite se serait probablement « stabilisée » en un cercle depuis longtemps, mais l’attraction gravitationnelle constante exercée par ses voisines les plus éloignées, Europe et Ganymède, empêche cela. Io ne peut échapper à ce jeu constant de tiraillement gravitationnel et au réchauffement qui en résulte.
Selon l’Agence spatiale européenne (ESA), la surface d’Io est principalement composée de soufre et de dioxyde de soufre. Des plaques de givre de dioxyde de soufre ont également été découvertes à sa surface, ainsi que des centaines de volcans.
L’atmosphère de dioxyde de soufre d’Io est extrêmement mince, avec une pression de surface d’environ un milliardième de celle de l’atmosphère terrestre, selon l’ESA.
La lune de Jupiter, Io, est peut-être petite (environ la taille de la lune de la Terre) comparée à la planète (plus de 1 300 planètes de la taille de la Terre pourraient tenir à l’intérieur de Jupiter), mais Io a toujours un impact énorme sur sa planète mère, Jupiter.
L’orbite d’Io croise les puissantes lignes du champ magnétique de Jupiter, transformant Io en générateur électrique. Selon la NASA, Io peut générer 400 000 volts sur sa trajectoire, créant un courant électrique de 3 millions d’ampères. Ce courant rebondit ensuite le long des lignes du champ magnétique de Jupiter, provoquant des orages dans la haute atmosphère de la planète.
La rotation de Jupiter provoque des forces magnétiques qui arrachent environ une tonne de matière à Io chaque seconde. Cette matière s’ionise et forme un nuage de rayonnement en forme de beignet appelé tore de plasma. Certains ions sont attirés dans la haute atmosphère de Jupiter, provoquant les aurores. Un exemple de cette activité a été observé par le télescope spatial Hubble, qui a constaté en 2018 l’influence d’Io et d’une autre lune de Jupiter, Ganymède, sur les aurores de Jupiter. Une étude de 2022 a apporté de nouvelles preuves de la présence de volcans sur Io et de courants électriques alimentant les aurores de Jupiter.
Io présente également une atmosphère en effondrement, selon les observations du télescope Gemini Nord à Hawaï et du spectrographe Texas Echelon Cross Echelle (TEXES). L’enveloppe gazeuse de dioxyde de soufre gèle lorsque Io traverse l’ombre de Jupiter chaque jour.
Image composite des aurores boréales de Jupiter prise par le spectrographe du télescope spatial Hubble. NASA, ESA et J. Nichols (Université de Leicester).
Lorsque Io revient à la lumière du soleil, le dioxyde de soufre gelé redevient gazeux. Les scientifiques soupçonnaient ce phénomène depuis longtemps, mais ce n’est qu’avec cette étude, qui a capturé l’atmosphère d’Io dans l’obscurité pour la première fois, que les chercheurs ont trouvé des preuves corroborantes.
Io fut la première lune de Jupiter, découverte par l’astronome italien Galilée le 8 janvier 1610. Il avait découvert la lune la veille, mais n’avait pas pu distinguer Io d’Europe, une autre lune de Jupiter, avant la nuit suivante, selon la NASA.
Cette découverte, ainsi que celle de trois autres lunes de Jupiter, marqua la première découverte d’une lune en orbite autour d’une planète autre que la Terre. La découverte de Galilée permit finalement de comprendre que les planètes gravitent autour du Soleil, et non de notre système solaire autour de la Terre.
Galilée nomma pour la première fois cette lune Jupiter Ier. Au milieu du XIXe siècle, elle fut rebaptisée Io. Dans la mythologie grecque, Io était une prêtresse d’Héra (épouse de Zeus) et la fille d’Inachus, roi d’Argos. Zeus (l’équivalent du dieu romain Jupiter) tomba amoureux d’elle, mais la transforma en vache pour que sa femme Héra (ou Junon) ne le surprenne pas avec elle.
Bien qu’aucune mission n’ait été envoyée vers Io, plusieurs sondes spatiales ont survolé Jupiter et observé ses lunes. Pioneer 10 de la NASA fut la première à y arriver en 1973, suivie de Pioneer 11 en 1974. Les sondes Voyager 1 et 2 de la NASA sont revenues dans le système, prenant des photographies spectaculaires lors de leurs survols en 1979.
Entre 1995 et 2002, la sonde Galileo de la NASA a survolé Io à plusieurs reprises, nous offrant les images les plus proches à ce jour de cette lune volcanique. En 2000, Cassini a étudié Io alors qu’elle survolait Saturne.
En 2012, des photographies ont été prises de la lune volcanique Io de Jupiter.
Deux éruptions de soufre observées sur Io, lune volcanique de Jupiter. Projet Galileo, JPL, NASA
Panache volcanique d’Io. Cette image, issue d’une série de cinq images prises par la mission New Horizons de la NASA, capture l’énorme panache de Tvashtar, sur Io, lune de Jupiter. De ce point de vue, seul le sommet du panache est visible. Sa source se situe à 130 kilomètres sous le bord du disque d’Io, sur la face cachée de la lune. New Horizons a pris cette image lors de son survol le 1er mars 2007, en route vers Pluton. Laboratoire de physique appliquée de la NASA/Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest
Io et Europe se rencontrent à nouveau. Cette magnifique image en croissant de la volcanique Io et de la plus calme Europe est un composite de deux images New Horizons prises le 2 mars 2007. Io vole la vedette avec une magnifique démonstration d’activité volcanique. Laboratoire de physique appliquée de la NASA/Université Johns Hopkins/Institut de recherche du Sud-Ouest
Vues d’Io depuis Galileo. Observations de la sonde Galileo : à gauche, une vue globale tricolore d’Io prise le 3 juillet 1999 (orbite 21) avec une résolution spatiale de 1,3 km par pixel. L’image infrarouge correspondante, à droite, a été prise le 16 octobre 2001, de jour, à une longueur d’onde de 4,7 µm et présente une résolution spatiale de 30 km par pixel. L’image proche infrarouge montre les émissions thermiques des volcans actifs. NASA/JPL/Université de l’Arizona
Éruptions brillantes et jeunes sur Io. Observations de plusieurs éruptions brillantes et jeunes sur Io, lune de Jupiter, détectées à courtes longueurs d’onde (~2,1 mm) en haut et à grandes longueurs d’onde (~3,2 mm) en bas depuis 2004, à l’aide du télescope WM Keck de 10 mètres (mai 2004, août 2007, septembre 2007, juillet 2009), du télescope Gemini Nord de 8 mètres (août 2007) et du télescope VLT-Yepun de 8 mètres de l’ESO (février 2007) et de leurs systèmes d’optique adaptative. F. Marchis
L’activité Io calme observée en 2010 et 2011 a montré quelques éruptions quasi permanentes dans la bande Lp (à des longueurs d’onde d’environ 3 μm) [en bas] et aucune éruption brillante ni jeune éruption dans la bande K (à des longueurs d’onde d’environ 2 μm). F. Marchis
Simulations d’observations d’Io avec le télescope WM Keck et son système d’optique adaptative actuel, le système d’optique adaptative de nouvelle génération installé sur le télescope WM (KNGAO) et le télescope de trente mètres (TMT) équipé de son système d’optique adaptative appelé (NFIRAOS). F. Marchis
La première carte globale d’Io, lune volcanique de Jupiter. Cette toute première carte complète d’Io, lune volcanique de Jupiter, publiée le 19 mars 2012, a été créée à partir de données et d’images de la sonde spatiale Galileo de la NASA (qui a étudié Jupiter et ses lunes de 1995 à 2003) et de la mission Voyager de 1979. Les images couleur de Galileo ont été superposées à des images monochromes haute résolution. U.S. Geological Survey
Io, lune de Jupiter, vue par la sonde Galileo de la NASA. Io, le corps le plus volcanique du système solaire, est visible sur cette image composite prise par la sonde Galileo de la NASA en 1996. Les plus petites structures reconnaissables mesurent 2,5 kilomètres de diamètre. NASA/JPL/Université de l’Arizona
En 2020, on a découvert que les volcans alimentent l’atmosphère gazeuse de la lune Io de Jupiter.
On sait que l’atmosphère d’Io est principalement composée de dioxyde de soufre, mais l’origine de ce gaz fait depuis longtemps l’objet de débats. L’atmosphère d’Io est environ un milliard de fois plus fine que celle de notre planète, ce qui permet aux scientifiques d’observer la surface lunaire, parsemée de lacs de lave, de roches liquides et de glace sulfureuse. Ces travaux ont été décrits dans une nouvelle étude acceptée pour publication dans le Planetary Science Journal.
L’orbiteur Juno de la NASA, dont la fin de vie est prévue en juillet 2021, a principalement observé Jupiter lui-même. Ainsi, au lieu d’utiliser un orbiteur, les scientifiques ont étudié Io avec des radiotélescopes, notamment l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, ainsi que des télescopes optiques et infrarouges comme les télescopes Keck à Hawaï.
De Pater et ses collègues ont analysé 30 années d’observations de l’atmosphère lunaire et ont constaté que toutes les 42 heures, lorsque Io orbite autour de Jupiter, l’atmosphère lunaire devient très instable. Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont constaté que le 20 mars 2018, lorsque Jupiter a éclipsé la Lune, provoquant une baisse temporaire de température, les niveaux de dioxyde de soufre ont semblé chuter brutalement.
Cette image composite montre Io, lune de Jupiter, avec en arrière-plan une image de Jupiter prise par le télescope spatial Hubble. Une nouvelle étude montre comment le dioxyde de soufre présent dans l’atmosphère de cette lune est produit par l’activité volcanique. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al. ; NRAO/AUI NSF, S. Daniello ; NASA/ESA
Les chercheurs ont déterminé que la baisse de température a probablement provoqué l’effondrement du gaz à la surface de la lune. Alors que la température moyenne à la surface d’Io est d’environ -130 degrés Celsius (-202 degrés Fahrenheit), cette baisse l’aurait fait chuter à -168 degrés Celsius (-270 degrés Fahrenheit), soit en dessous du point de congélation du dioxyde de soufre.
L’équipe a confirmé ces résultats lorsqu’en septembre 2018, après la sortie de la Lune d’une éclipse froide, les émissions de dioxyde de soufre ont retrouvé leurs niveaux antérieurs. (Ce rebond s’est produit rapidement, en seulement 10 minutes.)
«Dès qu’Io entre en contact avec la lumière du soleil, la température augmente et toute cette glace de SO2 se sublime en gaz, et l’atmosphère se rétablit en environ 10 minutes – plus rapidement que ce que prévoyaient les modèles», a déclaré de Pater.
Les chercheurs ont également trouvé des preuves de l’existence de « volcans cachés », c’est-à-dire de volcans n’émettant ni fumée ni autres particules, en observant de faibles concentrations de dioxyde de soufre dans l’atmosphère lunaire. En juillet, l’équipe a également constaté la présence de dioxyde de soufre en abondance dans l’atmosphère d’Io, mais uniquement au-dessus des volcans actifs.
Grâce à ces données et à l’observation des mouvements d’Io lors de l’éclipse, l’équipe a pu déterminer la proportion de dioxyde de soufre produite par la lune, due à l’activité volcanique. «Lorsque Io se trouve dans l’ombre de Jupiter et à l’abri de la lumière directe du soleil, il fait trop froid pour que le dioxyde de soufre se condense à sa surface. À ce moment-là, nous ne pouvons observer que le dioxyde de soufre d’origine volcanique. Nous pouvons donc déterminer avec précision la proportion de l’atmosphère affectée par l’activité volcanique», a déclaré Statia Luszczyk, co-auteure de l’étude à l’Université Columbia, dans le même communiqué.
L’équipe espère continuer à étudier Io, son atmosphère et son activité volcanique pour percer les mystères du monde, notamment la température de sa basse atmosphère.
En 2021, le vaisseau spatial Juno a reçu une transmission radio privée de la lune la plus proche de Jupiter, Io, qui présente une forte activité volcanique.
Le vaisseau spatial Juno de la NASA « écoute » les émissions radio de la lune volcanique Io de Jupiter, permettant aux chercheurs de comprendre ce qui cause ces étranges ondes radio.
De toutes les planètes du système solaire, Jupiter possède le champ magnétique le plus vaste et le plus puissant, s’étendant à tel point que certaines de ses lunes gravitent en orbite autour de lui. Io étant la plus proche de la planète, la lune est «prise dans un bras de fer gravitationnel» entre Jupiter et les deux autres grandes lunes, selon la NASA. Ces forces gravitationnelles opposées provoquent un échauffement interne intense, à l’origine de centaines d’éruptions volcaniques à sa surface.
Les volcans rejettent une tonne de gaz et de particules dans l’espace chaque seconde, a indiqué la NASA dans un communiqué. Une partie de cette matière se décompose en ions et électrons chargés électriquement, qui retombent ensuite sur Jupiter via le champ magnétique de la planète. Les électrons capturés par le champ magnétique accélèrent vers les pôles de Jupiter, générant au passage ce que les scientifiques appellent des ondes radio décamétriques (également appelées émissions radio décamétriques, ou DME).
Cette image conceptuelle montre le champ magnétique puissant et étendu de Jupiter et la façon dont il relie l’orbite d’Io à l’atmosphère de Jupiter. NASA/GSFC/Jay Friedlander
Lorsque la sonde spatiale est en position d’écoute adéquate, l’instrument Waves de Juno peut capter ces ondes radio, explique Yasmina Martos, du Goddard Space Flight Center de la NASA. Les chercheurs ont utilisé les données de Juno pour déterminer d’où proviennent les émissions radio dans l’immense champ magnétique de Jupiter. Ces données éclairent le comportement des immenses champs magnétiques générés par les géantes gazeuses.
Les ondes radio proviennent de ce que l’on pourrait décrire comme un cône creux, où les conditions sont idéales : une certaine intensité de champ magnétique et une densité électronique, a expliqué l’équipe de recherche. Le signal tourne comme un phare, et Juno ne le capte que lorsque la « lumière » frappe le vaisseau spatial, a précisé la NASA dans un communiqué.
Les données radio ont également montré que les électrons à l’origine de ces ondes radio émettaient d’énormes quantités d’énergie, 23 fois supérieures aux prévisions des chercheurs. L’équipe a indiqué que ces électrons pourraient également provenir d’autres sources, comme le champ magnétique terrestre ou le vent solaire.
Fin 2022, le monde scientifique attendait avec impatience qu’une sonde de la NASA explore Io, la planète volcanique la plus active du système solaire. Après avoir étudié Ganymède et Europe, les lunes de Jupiter, la sonde Juno de la NASA s’apprêtait à viser la troisième des quatre lunes principales de la planète géante, la mystérieuse lune volcanique Io.
La sonde Juno, en orbite autour de Jupiter depuis 2016, a reçu l’ordre du centre de contrôle de la NASA de photographier Io le 15 décembre 2022. Io, qui a à peu près la même taille que la Lune, devait rester au centre de l’attention de Juno pendant un an et demi, la sonde ayant effectué neuf survols de la Lune, dont deux à moins de 1 500 kilomètres de sa surface. À titre de comparaison, la sonde Orion a survolé la Lune lors de la mission Artemis 1, qui vient de s’achever, à une altitude beaucoup plus proche, à seulement 130 kilomètres.
Les survols permettront aux scientifiques de « mener la première campagne de surveillance de haute précision de la lune Io recouverte de magma, en étudiant les volcans d’Io et la manière dont les éruptions volcaniques interagissent avec la puissante magnétosphère et les aurores de Jupiter », a déclaré la NASA dans un communiqué.
Juno a déjà brièvement observé Io. En juin 2022, le satellite a frôlé la Lune à une distance d’environ 80 000 km.
Io, lune volcanique de Jupiter, photographiée par la sonde Juno plus tôt cette année. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Io est très différente des lunes couvertes de glace Ganymède et Europe, dont les surfaces gelées abriteraient des océans d’eau qui, selon les scientifiques, pourraient abriter une vie primitive.
La surface d’Io, en revanche, est recouverte de lacs de lave provenant de centaines de volcans disséminés à sa surface. Selon la NASA, certains de ces geysers de lave jaillissent à des dizaines de kilomètres de hauteur. Bien qu’Io soit peu susceptible d’abriter la vie, contrairement à Ganymède et Europe, les scientifiques souhaitent néanmoins acquérir une compréhension détaillée de la lune, qui est le corps tectoniquement le plus actif de tout le système solaire.
Les observations d’Io font partie de la mission prolongée de Juno, qui a débuté en 2021.
«L’équipe est ravie que la mission prolongée de Juno inclue l’étude des lunes de Jupiter», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. «À chaque survol rapproché, nous avons acquis une quantité considérable de nouvelles informations.»
Si les capteurs de Juno ont été principalement conçus pour étudier la géante gazeuse, ils se révèlent également remarquables pour l’étude des lunes de Jupiter, a ajouté Bolton. Le survol de Ganymède en 2021 a suscité une avalanche d’articles sur la surface de la lune, son champ magnétique, sa structure interne et ses interactions avec la magnétosphère de Jupiter. Le survol d’Europe en septembre 2022 a fourni la toute première vue 3D de la coquille gelée de cette planète glacée.
Les mesures effectuées avec le radiomètre micro-ondes (MWR) de Juno ont permis à l’équipe d’observer pour la première fois sous les calottes glaciaires d’Europe et de Ganymède. L’instrument a pu mesurer la structure, la pureté et la température de la glace d’eau des lunes et de leurs océans jusqu’à 24 km de profondeur.
Une puissante éruption volcanique qui a duré des mois a secoué Io, la lune de Jupiter, en 2022. Io est le corps le plus volcanique du système solaire, produisant des émissions chaque année, dont la plus importante s’est produite à l’automne 2022.
Une puissante éruption volcanique a été observée sur Io, lune de Jupiter. L’éruption a été observée à l’automne 2022 grâce à l’observatoire d’entrée/sortie Io (IoIO) par Jeff Morgentaler, scientifique principal du Planetary Science Institute (PSI).
Io, l’une des plus grandes lunes de Jupiter, est considérée comme le corps le plus volcanique du système solaire, avec ses conditions extrêmes et ses éruptions volcaniques annuelles causées par l’énorme influence gravitationnelle de sa planète mère.
La gravité de Jupiter, la planète la plus massive du système solaire, et de ses deux autres grandes lunes crée de puissantes forces de marée à l’intérieur d’Io. Celles-ci étirent et compriment Io, la plus interne des quatre grandes lunes de Jupiter, provoquant une violente activité volcanique.
Image coronographique des émissions de sodium d’une éruption volcanique sur Io. Image reproduite avec l’aimable autorisation de l’Observatoire d’entrées/sorties d’Io (IoIO) du Planetary Science Institute. Jeff Morgentaler, PSI
Le télescope IoIO, exploité par le PSI, est situé près de Benson, en Arizona, et surveille l’activité volcanique sur Io depuis 2017. Grâce à la technologie coronographique qui atténue la lumière provenant de Jupiter, l’instrument est capable d’imager les gaz faibles à proximité de la géante gazeuse.
Voir aussi... Les scientifiques tirent la sonnette d'alarme: le monde perd rapidement de l'eau douce Changements anthropiques et climatiques dans les rivières et les lacs de la Terre |
Cela a permis à Morgentaler de remarquer une augmentation de la luminosité du sodium dans le nuage ou «nébuleuse» autour de Jupiter qui a commencé entre juillet et septembre 2022 et ne s’est terminée qu’en 2023.
Le soufre ionisé entourant Jupiter dans une forme de beignet appelée tore de plasma Io s’est également éclairé à l’automne 2022. Cependant, cette amélioration était moins prononcée que l’éclaircissement du tore de plasma Io observé lors des explosions précédentes.
«Cela pourrait nous renseigner sur la composition de l’activité volcanique qui a provoqué les éjectas, ou cela pourrait nous dire que le tore est plus efficace pour éliminer la matière à mesure que davantage de matière y pénètre», a déclaré Morgentaler dans un communiqué.
Ces IoIO supplémentaires, répartis à différents endroits du globe, pourraient aider les astronomes à poursuivre l’observation de la lune de Jupiter depuis la Terre pendant les interruptions dues aux conditions météorologiques défavorables. Davantage d’IoIO pourraient également offrir plus de temps pour observer le tore de plasma hautement dynamique d’Io et la nébuleuse du sodium de Jupiter.
En plus d’étudier Jupiter et les éléments qui l’entourent, IoIO observe la « queue » de sodium qui suit Mercure et les planètes situées en dehors du système solaire, appelées exoplanètes, lorsqu’elles passent devant les disques de leurs étoiles.
En 2022, il a été révélé que les aurores boréales de Jupiter sont causées par un bras de fer magnétique avec les éruptions volcaniques de sa lune Io. Selon de nouvelles recherches, les aurores boréales de Jupiter sont causées par un bras de fer cosmique alimenté par les volcans de la lune la plus intérieure de la planète, Io.
La sonde Juno de la NASA et le télescope spatial Hubble ont découvert de nouvelles preuves que la rotation rapide de Jupiter et les émissions de soufre et d’oxygène des volcans d’Io, la planète la plus volcanique du système solaire, créent un système de courant électrique à l’origine des puissantes aurores boréales observées autour des pôles de la géante gazeuse, a indiqué l’Université de Leicester dans un communiqué. Ces résultats ont été publiés le 5 janvier 2022 dans la revue Geophysical Research: Space Physics.
«Depuis plus de vingt ans, nous disposons de théories reliant ces courants électriques aux puissantes aurores boréales de Jupiter, et c’était incroyablement stimulant de les tester enfin en trouvant ce lien dans les données», a déclaré Jonathan Nichols, auteur principal de l’étude de l’Université de Leicester. «Lorsque nous avons mis ces théories en parallèle, j’ai failli tomber de ma chaise en constatant à quel point le lien était évident.»
Vue d’artiste de l’effet de bras de fer qui se produit lorsque la matière éjectée de Jupiter se déplace le long des lignes de champ magnétique de Jupiter vers les pôles et à travers la haute atmosphère. Emma Bunce/Stanley Cowley/Jonathan Nichols/Université de Leicester
Jupiter est plus de 11 fois plus large que la Terre et effectue une rotation sur son axe en environ 9,5 heures. Io, sa lune, dont l’orbite est à une distance moyenne d’environ 422 000 kilomètres (262 000 miles), abrite plus de 400 volcans actifs qui crachent de la lave à des dizaines de kilomètres de hauteur. Ces panaches tombent sur l’orbite de Jupiter et sont convertis en matière chargée électriquement, ou plasma, précise le communiqué.
Le module d’investigation du champ magnétique de Juno, qui mesure le champ magnétique de Jupiter depuis l’orbite, fournit des informations détaillées sur l’environnement plasmatique externe de Jupiter et les courants électriques qui le traversent, tandis que le spectrographe de Hubble mesure la luminosité des aurores de Jupiter.
«Ces résultats prometteurs issus des études aurorales de Jupiter démontrent l’intérêt de combiner les observations terrestres de Hubble avec les mesures de Juno», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno à la NASA. «Les images offrent une vue d’ensemble, tandis que Juno étudie l’objet de près. Ensemble, ils forment une équipe formidable!»
La rotation rapide de Jupiter repousse une grande partie de la matière éjectée, et à mesure que cette matière s’éloigne, sa vitesse de rotation ralentit. Cependant, Jupiter tente de maintenir cette matière en rotation à la même vitesse que la sienne en utilisant des courants électriques circulant dans la haute atmosphère et la magnétosphère de la planète, la région influencée par son champ magnétique, précise le communiqué.
Cela crée à son tour un bras de fer électromagnétique entre le système de courants électriques et la matière de la magnétosphère. En se déplaçant le long des lignes de champ magnétique de Jupiter vers les pôles de la planète, la matière traverse la haute atmosphère de la planète et interagit avec les gaz, créant des aurores boréales brillantes.
«Trouver cette connexion est très excitant car cela nous aide à comprendre comment le champ magnétique fonctionne non seulement sur Jupiter, mais aussi sur les planètes en orbite autour d’autres étoiles pour lesquelles nous avons déjà appliqué les mêmes théories, et maintenant avec une nouvelle confiance», a déclaré Nichols dans un communiqué.
En 2023, la sonde Juno de la NASA a pris des photos rapprochées des lacs de lave d’Io, la lune de Jupiter. Les images infrarouges prises par la sonde solaire ont alimenté le débat sur le fonctionnement interne de la lune la plus chaude de Jupiter.
De nouvelles données de la sonde Juno de la NASA ont permis d’obtenir une image plus complète de la répartition des lacs de lave sur Io, lune de Jupiter, et de mieux comprendre les processus volcaniques qui s’y déroulent. Ces résultats ont été obtenus grâce à l’instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), fourni par l’Agence spatiale italienne et capable de «voir» dans l’infrarouge. Le 20 juin 2023, les chercheurs ont publié un article sur les dernières découvertes volcaniques de Juno dans la revue Nature Communications Earth and Environment.
En mai et octobre 2023, Juno a survolé Io à des distances respectives d’environ 35 000 et 13 000 kilomètres. Parmi les instruments de Juno qui ont pu observer cette lune fascinante figurait JIRAM.
La caméra JunoCam de la sonde Juno de la NASA a capturé deux panaches volcaniques s’élevant au-dessus de l’horizon d’Io, lune de Jupiter. L’image a été prise le 3 février à environ 3 800 kilomètres de distance. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, traitement d’image par Andrea Luck (CC BY)
Conçu pour détecter la lumière infrarouge (invisible à l’œil nu) émanant des profondeurs de Jupiter, JIRAM sonde l’atmosphère à 50 à 70 kilomètres (30 à 45 miles) sous le sommet des nuages de la géante gazeuse. Cependant, lors de la mission prolongée de Juno, l’équipe a également utilisé l’instrument pour étudier les lunes Io, Europe, Ganymède et Callisto. Les images d’Io prises par JIRAM ont révélé des anneaux brillants entourant la base de nombreux points chauds.
«La haute résolution spatiale des images infrarouges du JIRAM, combinée à la position favorable de Juno lors des survols, a révélé que toute la surface d’Io est recouverte de lacs de lave situés dans des formations de type caldeira», a déclaré Alessandro Mura, co-chercheur de Juno à l’Institut national d’astrophysique de Rome. «Dans la région de la surface d’Io pour laquelle nous disposons des données les plus complètes, nous estimons qu’environ 3% de sa surface est recouverte par l’un de ces lacs de lave en fusion.» (Une caldeira est une vaste dépression formée lors de l’éruption et de l’effondrement d’un volcan.)
Les données JIRAM du survol d’Io démontrent non seulement les abondantes réserves de lave de la lune, mais offrent également un aperçu de ce qui pourrait se passer sous la surface. Les images infrarouges de plusieurs lacs de lave d’Io montrent un fin cercle de lave à la limite entre la croûte centrale qui recouvre la majeure partie du lac et ses parois. L’absence de coulées de lave au bord du lac et au-delà indique un recyclage de la fonte, suggérant un équilibre entre la fonte jaillissant dans les lacs de lave et la fonte circulant dans le système souterrain.
Les données infrarouges acquises le 15 octobre 2023 par l’instrument JIRAM de la sonde Juno de la NASA montrent Chors Patera, un lac de lave sur Io, lune de Jupiter. L’équipe pense que le lac est en grande partie recouvert d’une épaisse croûte en fusion, bordée d’un anneau chaud où la lave provenant de l’intérieur d’Io est en contact direct avec l’espace. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM/MSSS
«Nous avons maintenant une idée du type de volcanisme le plus courant sur Io: d’immenses lacs de lave où le magma monte et descend», a déclaré Mura. «La croûte de lave se brise contre les parois du lac, formant l’anneau de lave typique des lacs de lave hawaïens. Ces parois atteignent probablement des centaines de mètres de haut, ce qui explique pourquoi le magma ne s’écoule généralement pas des patères (formations en forme de cuvette créées par l’activité volcanique) pour se déplacer à la surface de la lune.»
Les données du JIRAM suggèrent qu’une grande partie de la surface des points chauds d’Io est constituée d’une croûte rocheuse qui oscille entre les parois du lac et forme une surface continue, sous l’effet d’une remontée centrale de magma. Selon cette hypothèse, lorsque la croûte touche les parois du lac, la friction l’empêche de glisser, provoquant sa déformation et son effondrement, exposant la lave juste sous la surface.
Une hypothèse alternative reste valable : le magma monte au milieu du lac, s’étale et forme une croûte qui descend le long du bord du lac, exposant la lave.
«Nous commençons tout juste à explorer les résultats du JIRAM, recueillis lors des survols rapprochés d’Io en décembre 2023 et février 2024», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. «Ces observations apportent de nouvelles perspectives passionnantes sur les processus volcaniques d’Io. Associé au programme à long terme de Juno visant à surveiller et à cartographier les volcans situés aux pôles Nord et Sud d’Io, jusqu’alors inobservés, le JIRAM devient l’un des outils les plus précieux dont nous disposons pour comprendre le fonctionnement de ce monde instable.»
En 2023, la mission Juno de la NASA a mis au jour le cœur de l’éruption volcanique sur la lune de Jupiter. Les scientifiques de la mission Juno de la NASA vers Jupiter ont découvert que les volcans de la lune Io sont probablement alimentés par leurs propres chambres de magma chaud bouillonnant, plutôt que par un océan de magma. Cette découverte résout un mystère vieux de 44 ans sur l’origine des formations souterraines qui alimentent les caractéristiques géologiques les plus remarquables de la lune.
L’article sur la source du volcanisme d’Io a été publié dans la revue Nature le 12 décembre 2023, et ses conclusions, ainsi que d’autres recherches scientifiques sur Io, ont été discutées lors d’une conférence de presse à Washington lors de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union, le plus grand rassemblement de scientifiques de la Terre et de l’espace du pays.
De la taille approximative de la Lune, Io est connue pour être le corps volcanique le plus actif de notre système solaire. La lune compte environ 400 volcans qui crachent continuellement de la lave et des jets, contribuant ainsi à la formation d’une croûte à sa surface.
Bien que la lune ait été découverte par Galilée le 8 janvier 1610, l’activité volcanique n’y a été découverte qu’en 1979, lorsque la spécialiste en imagerie Linda Morabito du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud a repéré pour la première fois un panache volcanique sur une image prise par le vaisseau spatial Voyager 1 de l’agence.
«Depuis la découverte de Morabito, les planétologues se demandent comment les volcans étaient alimentés par la lave souterraine», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute de San Antonio. «Y avait-il un océan peu profond de magma chaud alimentant les volcans, ou leur source était-elle plus localisée? Nous savions que les données des deux survols très rapprochés de Juno pourraient nous éclairer sur le fonctionnement réel de cette lune torturée.»
Cette séquence de cinq images montre un panache géant jaillissant du volcan Tvashtar d’Io, s’étendant à 330 kilomètres au-dessus de la surface de la lune ardente. Les images ont été filmées pendant huit minutes lors du survol de Jupiter par la mission New Horizons de la NASA en 2007. NASA/Laboratoire de mathématiques appliquées Johns Hopkins/SwRI
La sonde Juno a survolé Io à une très grande distance en décembre 2023 et février 2024, s’approchant à environ 1 500 kilomètres de sa surface. Lors de ces survols, Juno a communiqué avec le réseau Deep Space Network de la NASA, acquérant des données Doppler bifréquence de haute précision. Ces données ont permis de mesurer la gravité d’Io en suivant son effet sur l’accélération de la sonde. Les données recueillies par la mission sur la gravité de la lune lors de ces survols ont donné lieu à une nouvelle étude révélant plus de détails sur les effets d’un phénomène appelé «flexion des marées».
Io est extrêmement proche de la planète géante Jupiter, effectuant une orbite elliptique complète autour de la géante gazeuse toutes les 42,5 heures. À mesure que la distance varie, l’attraction gravitationnelle de Jupiter se modifie également, provoquant un rétrécissement inexorable de la lune. Résultat: un cas extrême de flexion due aux marées, un frottement de marée générant de la chaleur interne.
«Cette flexion constante génère une énorme quantité d’énergie qui fait littéralement fondre certaines parties de l’intérieur d’Io», a déclaré Bolton. «Si Io possède un océan de magma global, nous savions que sa déformation due aux marées serait bien plus importante que celle d’un intérieur plus rigide et essentiellement solide. Ainsi, selon la façon dont Juno sonde le champ gravitationnel d’Io, nous pourrions déterminer si un océan de magma global se cache sous sa surface.»
L’équipe Juno a comparé les données d’approche Doppler des deux survols avec les observations des missions Juno précédentes et des télescopes terrestres. Elle a constaté une déformation due aux marées compatible avec l’absence d’un océan magmatique global peu profond sur Io.
«La découverte de Juno selon laquelle les forces de marée ne créent pas toujours d’océans magmatiques globaux ne nous incite pas seulement à repenser nos connaissances sur l’intérieur d’Io», a déclaré Ryan Park, auteur principal et co-chercheur de Juno, directeur du groupe Dynamique du système solaire au JPL. «Elle a des implications pour notre compréhension d’autres lunes comme Encelade et Europe, et même des exoplanètes et des super-Terres. Nos nouvelles découvertes offrent l’occasion de repenser nos connaissances sur la formation et l’évolution des planètes.»
En 2023, la mission Juno effectuait son 51e survol de la géante gazeuse Jupiter et de ses lunes lorsqu’elle a capturé des images époustouflantes de la «lune déchiquetée» Io. La mission Juno de la NASA a réalisé son 51e survol rapproché de Jupiter, capturant des images époustouflantes de sa lune Io.
Jupiter et Io vues par la sonde Juno de la NASA lors d’un survol rapproché le 16 mai 2023. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Traitement d’image : Kevin M. Gill (CC BY)
Le 16 mai 2023, Juno a survolé Io, se rapprochant plus que jamais de la lune volcanique de Jupiter. La sonde est passée à moins de 35 500 kilomètres de la surface de la lune.
Si la lune de Jupiter paraît calme sur ces images (tweetées par la division des sciences planétaires de la NASA le 18 mai), cette apparence pourrait être trompeuse. Io n’est pas seulement la lune la plus volcanique en orbite autour d’une géante gazeuse ; c’est aussi le monde le plus volcanique de tout le système solaire.
La sonde spatiale Juno a observé Io, lune de Jupiter, en lumière visible et infrarouge lors de son survol le 1er mai 2023, pour capturer cette image composite montrant des points chauds à la surface du monde le plus volcaniquement actif du système solaire. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Certaines images détaillées en lumière visible capturées par Juno et sa caméra JunoCam montrent la surface rougeâtre d’Io, criblée de volcans. Une image infrarouge de la lune prise plus tôt le 1er mai lors d’un survol par JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper) montre l’origine de ces cicatrices, révélant de multiples foyers d’activité volcanique à la surface de la lune.
La NASA estime qu’Io, troisième plus grande lune de Jupiter et cinquième de la géante gazeuse, abrite des centaines de volcans en éruption active, situés à environ 422 000 kilomètres de sa surface. Ces volcans peuvent projeter de la lave à des dizaines de kilomètres dans l’atmosphère ténue et sans eau d’Io, qui a elle-même à peu près la taille d’une lune terrestre.
Cette photo d’Io a été prise par la sonde Juno de la NASA lors de son survol rapproché de Jupiter le 16 mai 2023. NASA/Kevin M. Gill
Les grandes lunes de Jupiter seront surveillées de près lorsque le JUpiter Icy Moon Explorer (JUICE) arrivera en 2031. Juice étudiera les lunes océaniques Europe et Ganymède pour voir si les conditions sont propices à la vie.
Début 2024, la sonde Juno de la NASA a détecté des éruptions volcaniques actives sur Io, la lune volcanique de Jupiter. Les images du corps le plus volcanique du système solaire ont été prises alors que Juno s’approchait d’Io plus près que tout autre vaisseau spatial au cours des 20 dernières années.
La sonde Juno de la NASA a survolé pour la deuxième fois Io, lune de Jupiter, capturant le corps le plus volcanique du système solaire avec un niveau de détail époustouflant. La sonde a également permis aux opérateurs de caméra d’observer une facette d’Io qu’ils n’avaient pas vue depuis 35 ans.
La sonde Juno de la NASA a capturé des images époustouflantes de Io, lune volcanique de Jupiter (à gauche), avec notamment des gros plans de jets jaillissant de sa surface (à droite). (à gauche) NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Traitement d’images: Emma Välimäki; (en médaillon) NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/AndreaLuck
Les images d’Io ont été prises le 3 février 2024, lorsque Juno s’est approchée à 1 500 kilomètres de la surface de la lune de Jupiter.
L’approche rapprochée, qui correspondait au dernier survol d’Io par Juno le 30 décembre 2023, a permis à l’instrument JunoCam du vaisseau spatial de capturer plusieurs des caractéristiques volcaniques de la lune, notamment des panaches en éruption active, des lacs de lave et des sommets de haute montagne, ainsi que les ombres qu’ils projettent sur la surface de Juno.
L’une des images les plus spectaculaires de Juno a été prise à la fin du survol, le 4 février, montrant deux panaches émanant de la lune volcanique. Ces panaches étaient visibles lorsque la sonde se trouvait à 3 852 kilomètres au-dessus d’Io, selon la NASA.
L’image de deux panaches, dont la source n’est pas montrée, indique une activité volcanique en cours sur cette lune de Jupiter.
Émissions volcaniques d’Io, capturées sur cette image par Juno le 4 février 2024. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/AndreaLuck
Io a à peu près la taille de la Lune de la Terre, mais contrairement à la Lune, elle est parsemée de centaines de volcans en éruption active qui peuvent projeter de la matière sur des dizaines de kilomètres dans l’atmosphère mince et sans eau de la lune de Jupiter.
Sur une autre image d’Io prise immédiatement après le survol, cette fois le 5 février, la lune de Jupiter paraît véritablement psychédélique. L’image a été créée à partir de données provenant de plusieurs filtres : le côté gauche sombre d’Io brille de verts et de rouges, tandis que le côté droit, illuminé, prend une teinte orange flamboyante.
Plusieurs filtres/calques fractals présentent des E/S rendues en couleurs psychédéliques. NASA/SwRI/MSSS/MikPetter
Une autre image prise par JunoCam le 5 février montre le côté d’Io qui fait face en permanence à Jupiter, «l’hémisphère sous-jovien».
Pour la première fois depuis le survol du système jovien par Voyager 1 en mars 1979, l’hémisphère subjovien d’Io a été montré en détail. NASA/SwRI/JPL/MSSS/Jason Perry
C’est la première fois que l’hémisphère subjovien d’Io est observé depuis que la sonde Voyager 1 a survolé le système de Jupiter en 1979, selon la NASA.
Sur cette image, l’hémisphère subjovien est illuminé par la lumière réfléchie par le sommet des nuages de Jupiter. Cet éclairage a permis à JunoCam de capturer une série de changements à la surface d’Io causés par l’activité volcanique.
Cela inclut une modification de la forme du champ d’écoulement complexe dans la région de Kanehekili, au centre gauche de l’image, qui contient deux points chauds persistants et un panache volcanique actif. Juste à l’est de Kanehekili, nommé d’après le dieu hawaïen du tonnerre, Junon a découvert une nouvelle coulée de lave.
La sonde spatiale de la NASA, qui entame sa troisième année de mission prolongée après la fin de sa mission principale en juillet 2021, ne s’approchera jamais aussi près d’Io que cette fois-ci. Chaque survol ultérieur après le 3 février la rapprochera toujours plus de la lune volcanique.
Lors de sa prochaine approche rapprochée, Juno sera à une altitude d’environ 16 500 kilomètres (10 250 miles), et le survol final amènera le vaisseau spatial de la NASA à environ 115 000 kilomètres (71 450 miles) de la lune volcanique.
La mission prolongée de Juno pour explorer Jupiter et ses lunes durera jusqu’en septembre 2025, après quoi la NASA enverra délibérément la sonde dans l’atmosphère de la géante gazeuse.
En 2024, la sonde Juno de la NASA a révélé une vue aérienne d’une montagne et d’un lac de lave sur Io. Les images prises par la sonde solaire offrent un aperçu rapproché des caractéristiques fascinantes de la lune infernale de Jupiter.
Les scientifiques de la mission Juno de la NASA vers Jupiter ont transformé les données recueillies lors de deux récents survols d’Io en films d’animation montrant deux des caractéristiques les plus marquantes de la lune jovienne: une montagne et un lac de lave en fusion presque vitreux. Parmi les autres résultats scientifiques récents de la sonde solaire figurent les cyclones polaires et l’abondance d’eau sur Jupiter.
Les nouveaux résultats ont été annoncés le 16 avril 2024 par le chercheur principal de Juno, Scott Bolton, lors d’une conférence de presse à l’Assemblée générale de l’Union européenne des géosciences à Vienne.
En décembre 2023 et février 2024, Juno a effectué des survols extrêmement rapprochés d’Io, s’approchant à environ 1 500 kilomètres de la surface et obtenant les premiers gros plans des latitudes nord de la lune.
«Io est littéralement parsemée de volcans, et nous en avons capturé plusieurs en action», a déclaré Bolton. «Nous avons également obtenu de superbes gros plans et d’autres données d’un lac de lave de 200 kilomètres (127 miles) appelé Loki Patera. Ces îles étranges, situées au milieu d’un lac potentiellement magmatique entouré de lave brûlante, présentent des détails étonnants. Les reflets spéculaires capturés par nos instruments suggèrent que certaines parties de la surface d’Io sont lisses comme du verre, rappelant l’obsidienne volcanique terrestre.»
Voir aussi... |
Les cartes créées à partir des données collectées par le radiomètre à micro-ondes (MWR) de Juno montrent qu’Io a non seulement une surface relativement lisse par rapport aux autres lunes galiléennes de Jupiter, mais que ses pôles sont également plus froids que ceux des latitudes moyennes.
Au cours de la mission prolongée Juno, la sonde se rapproche du pôle Nord de Jupiter à chaque survol. Ce changement d’orientation permet à l’instrument MWR d’améliorer la résolution des cyclones polaires nord de Jupiter. Les données obtenues permettent de comparer les pôles à différentes longueurs d’onde, montrant que tous les cyclones polaires ne se valent pas.
«L’exemple le plus frappant de cette divergence est peut-être le cyclone central au pôle Nord de Jupiter», a déclaré Steve Levin, scientifique du projet Juno au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud. «Il est clairement visible sur les images infrarouges et visibles, mais son émission micro-ondes est loin d’être aussi intense que celle des autres cyclones proches. Cela nous indique que sa structure souterraine doit être très différente de celle des autres cyclones. L’équipe MWR continue de collecter de plus en plus de données micro-ondes à chaque orbite, et nous prévoyons donc de développer une carte 3D plus détaillée de ces intéressants cyclones polaires.»
L’un des principaux objectifs scientifiques de la mission est de recueillir des données qui aideront les scientifiques à mieux comprendre l’abondance d’eau sur Jupiter. Pour ce faire, l’équipe scientifique de Juno ne recherche pas d’eau liquide. Elle cherche plutôt à quantifier la présence de molécules d’oxygène et d’hydrogène (les molécules qui composent l’eau) dans l’atmosphère de Jupiter. Une estimation précise est essentielle pour percer le mystère de la formation de notre système solaire.
Cette animation, créée à partir des données collectées par la caméra JunoCam à bord du vaisseau spatial Juno de la NASA lors de survols en décembre 2023 et février 2024, est une impression d’artiste d’une caractéristique de la lune Io de Jupiter que l’équipe scientifique de la mission a surnommée « Spike Mountain ». NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Jupiter fut probablement la première planète à se former et contient la majeure partie du gaz et de la poussière qui ne constituaient pas le Soleil. L’abondance d’eau a également des effets importants sur la météorologie de la géante gazeuse (notamment sur la direction des vents de Jupiter) et sur sa structure interne.
En 1995, la sonde Galileo de la NASA a fourni les premières données sur la quantité d’eau présente sur Jupiter lors de sa descente de 57 minutes dans son atmosphère. Mais ces données ont soulevé plus de questions qu’elles n’ont apporté de réponses, révélant que l’atmosphère de la géante gazeuse était étonnamment chaude et, contrairement aux modèles informatiques, dépourvue d’eau.
«La sonde a réalisé des travaux scientifiques remarquables, mais ses données étaient si différentes de nos modèles d’abondance en eau sur Jupiter que nous avons considéré le site d’échantillonnage comme une anomalie. Mais avant Juno, nous ne pouvions pas le confirmer», a déclaré Bolton. «Aujourd’hui, grâce aux résultats récents des données MWR, nous avons déterminé que l’abondance d’eau près de l’équateur de Jupiter est environ trois à quatre fois supérieure à l’abondance d’hydrogène solaire. Cela prouve définitivement que le site d’entrée de la sonde Galileo était une région anormalement sèche, quasi désertique.»
Cette animation est une représentation artistique de Loki Patera, un lac de lave situé sur Io, lune de Jupiter. Elle a été créée à partir des données de la caméra JunoCam de la sonde Juno de la NASA. Loki, avec ses nombreuses îles, est un bassin rempli de magma et entouré de lave en fusion. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Ces résultats étayent l’hypothèse selon laquelle, lors de la formation de notre système solaire, la glace d’eau aurait pu constituer une source d’enrichissement en éléments lourds (éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène et l’hélium accrétés par Jupiter) lors de la formation et/ou de l’évolution de la géante gazeuse. La formation de Jupiter reste un mystère, car les études menées par Juno sur son noyau indiquent une très faible teneur en eau, un mystère que les scientifiques tentent encore de résoudre.
Les données obtenues pendant le reste de la mission prolongée de Juno pourraient s’avérer utiles car elles permettront aux scientifiques de comparer l’abondance d’eau sur Jupiter près des régions polaires avec la région équatoriale et d’apporter davantage de lumière sur la structure du noyau ténu de la planète.
Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, une division du California Institute of Technology à Pasadena, en Californie, gère la mission Juno pour Scott Bolton, chercheur principal au Southwest Research Institute de San Antonio. Juno fait partie du programme New Frontiers de la NASA, géré depuis le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, pour le compte de la Direction des missions scientifiques de l’agence à Washington. L’Agence spatiale italienne (ASI) a financé le projet Jovian Auroral Infrared Mapper. Le vaisseau spatial est construit et exploité par Lockheed Martin Space à Denver.
En 2024, la sonde Juno de la NASA a découvert un nouveau volcan gigantesque sur Io, la lune de Jupiter. Des comparaisons avec les données de Galileo ont montré la présence de nouveaux volcans gigantesques et de coulées de lave.
Des chercheurs ont découvert un énorme nouveau volcan actif sur la lune Io de Jupiter en comparant des images prises par deux missions de la NASA à plus d’un quart de siècle d’intervalle.
Les images du nouveau volcan ont été prises par la sonde Juno de la NASA et sa caméra JunoCam alors qu’elle survolait Io, le corps le plus volcanique du système solaire, le 3 février dernier. Les images ont été prises du côté nocturne d’Io, éclairé uniquement par la lumière solaire réfléchie par Jupiter.
Une comparaison côte à côte des données JunoCam de février 2024 avec des images de la même région prises par la sonde Galileo en novembre 1997 révèle une nouvelle structure volcanique à la surface de la lune Io de Jupiter. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Une comparaison avec des images de la même zone au sud de l’équateur d’Io prises par la sonde spatiale Galileo en novembre 1997 a montré qu’il n’y avait aucune caractéristique volcanique antérieure à cet endroit, ce qui signifie que l’objet massif et ses conséquences sont apparus à un moment donné au cours des 27 dernières années.
Les résultats de l’étude confirmant l’activité volcanique d’Io ont été présentés au Congrès européen des sciences planétaires (EPSC) à Berlin.
«Nos dernières images JunoCam montrent de nombreux changements sur Io, y compris cette grande et complexe structure volcanique qui semble s’être formée à partir de rien depuis 1997», a déclaré Michael Ravine, chef de projet avancé chez Malin Space Science Systems, Inc., qui a conçu, développé et exploite JunoCam pour la mission Juno de la NASA, dans un communiqué à Europlanet.
L’image JunoCam montre une zone rougeâtre sur le flanc est du volcan, probablement constituée de soufre initialement éjecté dans l’espace puis restitué à la surface d’Io. À l’ouest se trouvent deux coulées de lave sombre d’environ 100 kilomètres de long, entourées de deux dépôts circulaires gris.
Une comparaison des données JunoCam de février 2024 avec des images de la même région prises par la sonde Galileo en novembre 1997 (encadré en niveaux de gris) révèle une nouvelle structure volcanique à la surface d’Io, la lune de Jupiter. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Europlanet
JunoCam a enregistré un total de neuf panaches associés à des caractéristiques volcaniques actives sur Io, ainsi que d’autres changements tels que de nouvelles coulées de lave et d’autres dépôts de surface, lors de trois survols en 2023 et 2024, selon le communiqué.
Juno a été lancé en 2011 et a atteint le système Jupiter en 2016. Le vaisseau spatial a terminé sa mission principale en juillet 2021, mais a une mission prolongée jusqu’en septembre 2025.
En 2025, la sonde Juno de la NASA a observé l’événement volcanique le plus puissant jamais observé sur une lune de Jupiter. Même pour Io, la lune de Jupiter, le corps le plus volcanique du système solaire, l’événement volcanique observé récemment par la sonde Juno de la NASA a dépassé toutes les attentes.
Il s’agissait d’une seule éruption centrée sur un point chaud récemment découvert sur Io, dont la taille est estimée à celle du lac Supérieur sur Terre. Cette région, encore inconnue, est si puissante qu’elle produit six fois l’énergie produite par toutes les centrales électriques terrestres réunies.
Sur cette image annotée prise par l’imageur infrarouge JIRAM à bord de la sonde Juno de la NASA le 27 décembre 2024, alors qu’elle survolait la lune de Jupiter, on peut observer un énorme point chaud plus grand que le lac Supérieur, à droite du pôle sud d’Io. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
L’équipe à l’origine de ces découvertes a utilisé les données recueillies par Juno, qui a survolé Io en décembre 2023 et février 2024, s’approchant à environ 1 500 kilomètres de la surface de la lune jovienne. Un important point chaud volcanique a notamment été repéré lors du dernier survol d’Io par Juno, le 27 décembre 2024, lorsque la sonde s’est approchée à 74 400 kilomètres de la surface d’Io et a pointé son instrument infrarouge vers l’hémisphère sud de la lune.
«Au cours de sa mission prolongée, Juno a survolé Io à deux reprises de très près», a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de la mission au Southwest Research Institute. «Et si chaque survol a fourni des données sur la lune malade qui ont dépassé nos attentes, celles de ce dernier survol, plus lointain, nous ont tout simplement époustouflés.»
La raison pour laquelle Io est si volcanique est étroitement liée à sa planète mère, Jupiter, le plus grand monde du système solaire. Alors qu’Io orbite autour de la géante gazeuse toutes les 42,5 heures, l’immense gravité de Jupiter crée de puissantes forces de marée qui interagissent avec la lune géante. Cela comprime et comprime Io, provoquant un réchauffement de son intérieur par friction. Il en résulte de la lave en fusion qui jaillit à la surface d’Io à travers les quelque 400 volcans qui parsèment la lune. Cette lave charrie avec elle des panaches de gaz et de cendres qui emplissent l’atmosphère d’Io.
Les images d’Io prises en 2024 par la caméra JunoCam de la sonde Juno de la NASA montrent des changements de surface importants et visibles (flèches) près du pôle sud de la lune de Jupiter. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Traitement d’images : Jason Perry.
De plus, les éruptions de lave produisent une chaleur intense que Juno peut observer depuis l’espace en lumière infrarouge grâce à son instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM). JIRAM permet aux scientifiques de recueillir des données sur la « couche météorologique » d’Io, située entre 50 et 70 kilomètres sous le sommet des nuages australs de la lune géante.
Cela a conduit à la découverte d’une région d’Io jusqu’alors inconnue, qui est soumise à une activité volcanique extrême sur une superficie de 40 000 milles carrés (100 000 kilomètres carrés).
«JIRAM a détecté une émission infrarouge extrême – un immense point chaud – dans l’hémisphère sud d’Io, si intense qu’il a rempli notre détecteur», a déclaré Alessandro Mura, chercheur Juno à l’Institut national d’astrophysique de Rome. «Cependant, nous avons la preuve que nous avons effectivement détecté plusieurs points chauds proches les uns des autres émettant un rayonnement simultané, indiquant la présence d’un vaste système de chambres magmatiques sous la surface. Les données confirment qu’il s’agit de l’éruption volcanique la plus intense jamais enregistrée sur Io.»
Juno n’a pas seulement capturé cette région turbulente en lumière infrarouge. Elle a également été photographiée par la sonde JunoCam, qui opère en lumière visible. Cela a permis à l’équipe de comparer l’aspect de la région lors du dernier survol avec les images des deux précédents survols d’Io. Ils ont constaté des changements de coloration de la surface autour de la région, associés à l’activité volcanique et au développement de points chauds.
Cette image montre Io et la sonde Juno, observant son pôle Sud et la plus grande éruption volcanique de l’histoire du système solaire, marquée par un anneau. Robert Lee (créé avec Canva)/NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Des éruptions de cette ampleur et de cette intensité sont associées à des caractéristiques à long terme différentes. D’autres éruptions majeures sur Io ont laissé des traces de débris rocheux éjectés par des volcans, de petites coulées de lave provenant de fissures et des dépôts volcaniques riches en soufre et en dioxyde de soufre.
«S’il est toujours passionnant d’observer des événements qui réécrivent l’histoire, ce nouveau point chaud a le potentiel d’aller bien plus loin», a déclaré Bolton. «Cette caractéristique fascinante pourrait améliorer notre compréhension du volcanisme non seulement sur Io, mais aussi sur d’autres planètes.»
En 2025, des scientifiques ont suggéré que la Lune de la Terre avait peut-être été autrefois aussi infernale que la lune supervolcanique Io de Jupiter.
La Lune a été un désert volcanique pendant des millions d’années, couverte d’éruptions constantes provenant des montagnes et même de la Terre elle-même. De nouvelles recherches suggèrent que l’orbite lunaire aurait pu la transformer en un monstre en fusion en des dizaines de millions d’années. Le résultat pourrait être comparable à celui d’Io, la lune de Jupiter, le corps le plus volcanique du système solaire.
Au début de l’histoire du système solaire, une protoplanète massive s’est écrasée sur la jeune Terre. La collision a mélangé de la matière et formé deux corps distincts qui allaient devenir la Terre et la Lune. Ils orbitaient presque l’un autour de l’autre, mais au fil du temps, la Lune s’est lentement éloignée, se solidifiant au fur et à mesure de son déplacement.
Finalement, la gravité du Soleil commença à attirer la Lune plus fortement. Bien qu’éloignée du Soleil, les deux corps exerçaient une attraction égale sur la Lune.
Le tourbillon gravitationnel qui en résulte agite l’intérieur de la Lune, faisant fondre les roches et créant une couche de magma qui jaillit à la surface.
Une nouvelle étude suggère que la surface lunaire aurait été refaite par des coulées de lave il y a environ 4,35 milliards d’années. Ces coulées auraient comblé tous les cratères existants et contribué à reconstituer l’âge mesuré à partir des roches et des zircons lunaires.
Déterminer la date de formation de la Lune est déjà assez difficile. Il existe plusieurs méthodes, allant de l’étude d’échantillons rapportés sur Terre à l’étude des zircons présents dans ces roches, en passant par la compréhension du mouvement des planètes et de leurs lunes il y a des milliards d’années. Mais toutes ces méthodes peuvent donner des réponses contradictoires.
Déterminer l’âge des roches lunaires a été l’une des premières méthodes utilisées par les scientifiques pour déterminer l’âge de la Lune. Les échantillons rapportés par le programme Apollo de la NASA ont été étudiés et mesurés. Aujourd’hui, de nouveaux échantillons continuent d’arriver, provenant cette fois du programme chinois Chang’e. Ce sont de nouveaux objets à étudier et à tester.
Illustration du jeune système Terre-Lune. Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
Le deuxième élément de preuve de l’âge de la Lune provient des zircons trouvés dans les roches elles-mêmes. Les zircons sont des minéraux silicatés présents dans les roches terrestres et lunaires, et comptent parmi les objets les plus anciens du système solaire. Bien que les roches puissent fondre et se reformer, les zircons eux-mêmes sont suffisamment solides pour résister à la fusion, sauf aux températures les plus élevées.
Les deux méthodes de datation peuvent s’avérer complexes. Les zircons sont plus précis, mais nécessitent des mesures d’une précision incroyable; les scientifiques ne les étudient donc que depuis une vingtaine d’années. Les roches lunaires, en revanche, sont plus difficiles à interpréter et donnent des âges différents. Ensemble, les deux méthodes suggèrent que la Lune a environ 4,35 milliards d’années.
Les scientifiques s’appuient également sur des modèles dynamiques. Des études sur la Terre montrent qu’elle a accumulé de nombreux métaux apparentés au fer après la formation de son noyau de fer. Ces métaux se sont déposés dans le manteau, représentant environ 0,5% de la masse terrestre une fois le noyau achevé, et constituent le manteau tardif. Mais ces métaux auraient été consommés alors que la matière flottait encore dans le système solaire primitif, chaotique et encombré, et il y a 4,35 milliards d’années, la matière avait disparu.
Grâce à de nouveaux résultats publiés dans Nature fin 2024, Nimmo et ses collègues suggèrent que l’âge de 4,5 milliards d’années de la Lune concorde avec les mesures de roches lunaires plus jeunes. Lorsque la Lune était en proie à un bras de fer entre la Terre et le Soleil, la fonte aurait provoqué la fusion et la reformation des roches lunaires et des zircons, ce qui aurait donné un âge plus jeune qui ne reflète pas nécessairement la naissance de la Lune elle-même.
Pendant des dizaines de millions d’années, l’activité volcanique aurait pu recouvrir la Lune. Mais elle ne se serait pas nécessairement manifestée sous la forme de montagnes éruptives géantes. Sur Terre, la matière volcanique est riche en silicate, ce qui épaissit la lave et lui permet de s’accumuler en montagnes géantes. Sur la Lune, la lave était probablement plus fine et s’infiltrait à travers la croûte, s’étalant sur ses bords plutôt que de s’accumuler sur elle-même.
«Il y avait certainement une activité volcanique, mais il n’y avait pas de volcans à notre connaissance», a déclaré Nimmo.
L’infiltration constante a peut-être empêché la formation de la couche océanique de magma, car le liquide nouvellement formé n’était pas emprisonné dans le manteau. En fondant et en gagnant en flottabilité, il se serait infiltré dans la croûte terrestre. Une partie aurait éclaté, mais une autre partie se serait simplement comblée, formant des creux semblables à ceux observés sur Terre.
À cette époque, la Terre était beaucoup plus proche de la Lune qu’aujourd’hui et aurait probablement été deux fois plus grande dans le ciel lunaire. «Il y aurait eu des coulées de lave rougeoyantes et peut-être des éruptions volcaniques un peu partout», a déclaré Nimmo.
Selon Nimmo, un État comme celui d’Io ne pourrait durer que quelques dizaines de millions d’années.
Voir aussi... Liste complète des gestionnaires d'événements HTML/Javascript avec exemples Liste des documents requis pour un site Web en Fédération de Russie |
