Dernières nouvelles dans la recherche de la vie extraterrestre : Des preuves d’eau près de la surface d’Europe

Cette conception d’artiste montre comment les doubles crêtes à la surface d’Europe, la lune glacée de Jupiter, peuvent se former sur des poches d’eau peu profondes et recongelées dans la coquille de glace. Ce mécanisme est basé sur l’étude d’une double crête analogue trouvée sur la calotte glaciaire du Groenland sur Terre. Crédit : Justice Blaine Wainwright

L’explication de la formation de caractéristiques abondantes sur Europe est de bon augure pour la recherche de vie extraterrestre.

JupiterEurope, la lune de Jupiter, est un candidat de choix pour la vie dans notre système solaire, et les scientifiques ont été fascinés par son profond océan d’eau salée pendant des décennies. Cependant, elle est encastrée dans une coquille de glace qui pourrait avoir des kilomètres ou des dizaines de kilomètres d’épaisseur, ce qui rend l’échantillonnage difficile. De plus en plus de preuves suggèrent que la coquille de glace est plus un système dynamique qu’une barrière – et un site astrobiologique avec un potentiel d’habitabilité à part entière.

Des observations par radar pénétrant la glace qui ont capturé la formation d’une “double crête” au Groenland suggèrent que la coquille de glace d’Europe pourrait contenir une abondance de poches d’eau sous des caractéristiques similaires qui sont communes à la surface. Les résultats, qui seront publiés dans la revue Nature Communications aujourd’hui (19 avril 2022), peuvent être convaincantes pour détecter des environnements potentiellement habitables à l’extérieur de la lune jovienne.

“Parce qu’elle est plus proche de la surface, où vous obtenez des produits chimiques intéressants de l’espace, d’autres lunes et des volcans de Io, il est possible que la vie ait une chance s’il y a des poches d’eau dans la coquille”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Dustin Schroeder, professeur associé de géophysique à l’école des sciences de la Terre, de l’énergie et de l’environnement de l’Université Stanford (Stanford Earth). “Si le mécanisme que nous voyons au Groenland est la façon dont ces choses se produisent sur Europa, cela suggère qu’il y a de l’eau partout”.

Un analogue terrestre

Sur Terre, les chercheurs analysent les régions polaires à l’aide d’instruments géophysiques aéroportés afin de comprendre comment la croissance et le retrait des couches de glace peuvent avoir un impact sur l’élévation du niveau de la mer. Une grande partie de cette zone d’étude se trouve sur la terre ferme, où l’écoulement des calottes glaciaires est soumis à une hydrologie complexe – comme les lacs sous-glaciaires dynamiques, les bassins de fonte de surface et les conduits de drainage saisonniers – qui contribue à l’incertitude des prévisions du niveau de la mer.

Étant donné que le sous-sol terrestre est très différent de l’océan d’eau liquide souterrain d’Europe, les co-auteurs de l’étude ont été surpris lorsque, au cours d’une présentation du groupe de laboratoire sur Europe, ils ont remarqué que les formations qui strient la lune glacée ressemblaient énormément à une caractéristique mineure de la surface de l’inlandsis du Groenland – un inlandsis que le groupe a étudié en détail.

“Nous travaillions sur quelque chose de totalement différent, lié au changement climatique et à son impact sur la surface du Groenland, lorsque nous avons vu ces minuscules crêtes doubles – et nous avons pu voir les crêtes passer de ‘non formées’ à ‘formées’ “, a déclaré Schroeder.

Après un examen plus approfondi, ils ont découvert que la crête en forme de “M” du Groenland, connue sous le nom de double crête, pourrait être une version miniature de la caractéristique la plus importante d’Europe.

Une vue d’Europe créée à partir d’images prises par le vaisseau spatial Galileo de la NASA à la fin des années 1990. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Prédominance et prédominance

Les doubles crêtes sur Europe apparaissent comme des entailles dramatiques sur la surface glacée de la lune, avec des crêtes atteignant près de 1000 pieds, séparées par des vallées d’environ un demi-mile de large. Les scientifiques connaissent ces caractéristiques depuis que la surface de la lune a été photographiée par le vaisseau spatial Galileo dans les années 1990, mais ils n’ont pas été en mesure de concevoir une explication définitive de leur formation.

Grâce à des analyses des données d’élévation de la surface et du radar à pénétration de glace recueillies de 2015 à 2017 par la sonde Galileo. NASA‘Opération IceBridge, les chercheurs ont révélé comment la double crête au nord-ouest du Groenland a été produite lorsque la glace s’est fracturée autour d’une poche d’eau liquide sous pression qui regelait à l’intérieur de la couche de glace, provoquant l’élévation de deux pics à la forme distincte.

“Au Groenland, cette double crête s’est formée à un endroit où l’eau des lacs et des cours d’eau de surface s’écoule fréquemment dans les eaux proches de la surface et regèle”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Riley Culberg, étudiant en doctorat en génie électrique à Stanford. “L’une des façons dont des poches d’eau peu profondes similaires pourraient se former sur Europe serait que l’eau de l’océan de subsurface soit forcée de monter dans la coquille de glace par des fractures – et cela suggérerait qu’il pourrait y avoir une quantité raisonnable d’échanges à l’intérieur de la coquille de glace.”

Une complexité qui fait boule de neige

Plutôt que de se comporter comme un bloc de glace inerte, la coquille d’Europe semble subir une variété de processus géologiques et hydrologiques – une idée soutenue par cette étude et d’autres, y compris des preuves de panaches d’eau qui font éruption à la surface. Une coquille de glace dynamique favorise l’habitabilité car elle facilite l’échange entre l’océan de subsurface et les nutriments des corps célestes voisins accumulés à la surface.

“Cela fait plus de 20 ans que l’on étudie ces doubles dorsales, mais c’est la première fois que nous avons pu observer quelque chose de similaire sur Terre et voir la nature opérer sa magie”, a déclaré Gregor Steinbrügge, co-auteur de l’étude et scientifique planétaire au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.JPL) qui a commencé à travailler sur le projet en tant que chercheur postdoctoral à Stanford. “Nous faisons un pas beaucoup plus important dans la direction de la compréhension des processus qui dominent réellement la physique et la dynamique de la coquille de glace d’Europe.”

Les co-auteurs ont déclaré que leur explication de la formation des doubles crêtes est si complexe qu’ils n’auraient pas pu la concevoir sans l’analogue sur Terre.

“Le mécanisme que nous présentons dans cet article aurait été presque trop audacieux et compliqué à proposer sans l’avoir vu se produire au Groenland”, a déclaré Schroeder.

Les résultats fournissent aux chercheurs une signature radar pour détecter rapidement ce processus de formation de double crête à l’aide d’un radar pénétrant la glace, qui fait partie des instruments actuellement prévus pour explorer Europe depuis l’espace.

“Nous sommes une hypothèse de plus parmi tant d’autres – nous avons simplement l’avantage que notre hypothèse est étayée par des observations de la formation d’une caractéristique similaire sur Terre”, a déclaré Culberg. “Cela ouvre toutes ces nouvelles possibilités pour une découverte très excitante”.

Référence : “Double ridge formation over shallow water sills on Jupiter’s moon Europa” 19 avril 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-29458-3

Schroeder est également membre du corps professoral de l’Institute for Human-Centered Artificial Intelligence (HAI), professeur associé, par courtoisie, d’ingénierie électrique et membre du centre, par courtoisie, du Stanford Woods Institute for the Environment.

Cette recherche a été soutenue par une bourse d’études supérieures en sciences et ingénierie de la Défense nationale et, en partie, par la subvention NNX16AJ95G de la NASA et la subvention 1745137 de la NSF.