La lune de Jupiter, Europe. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Institut SETI
On pourrait penser que vivre à un demi-milliard de kilomètres du Soleil ne serait pas un chez-soi. Mais les astronomes planétaires sont très intéressés par l’exploration de la lune Europe à la recherche de la vie. Légèrement plus petite que la lune terrestre, Europe orbite monstrueuse Jupiter. Les températures de surface sur la lune glacée ne dépassent jamais un froid glacial de moins 260 degrés Fahrenheit. Une température si froide que la glace d’eau est aussi dure que la roche.
Pourtant, sous la croûte de glace solide, il pourrait y avoir un océan mondial avec plus d’eau que sur Terre. Et là où il y a de l’eau, il pourrait y avoir de la vie. Comme un tuyau d’arrosage qui fuit, l’océan évacue la vapeur d’eau dans l’espace à partir de geysers perçant à travers les fissures de la surface, comme photographié pour la première fois par le Le télescope spatial Hubble en 2013.
La dernière torsion provient des observations d’archives de Hubble, s’étalant de 1999 à 2015, qui révèlent que la vapeur d’eau est constamment reconstituée dans un hémisphère de la lune. C’est un peu mystérieux. Néanmoins, l’atmosphère ne représente qu’un milliardième de la pression à la surface de l’atmosphère terrestre.
La vapeur d’eau n’a pas été vue directement, mais plutôt l’empreinte spectrale ultraviolette de l’oxygène a été mesurée par Hubble. L’oxygène est l’un des constituants de l’eau. Contrairement aux geysers, cette vapeur d’eau ne vient pas de l’intérieur d’Europe, mais plutôt la lumière du soleil fait sublimer la glace de surface. Une atmosphère de vapeur d’eau similaire a été récemment découverte sur la lune jovienne Ganymède.
Europe est si excitante en tant que lieu de vie potentiel qu’elle est la cible de NasaEuropa Clipper et Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de l’Agence spatiale européenne – dont le lancement est prévu dans une décennie.
Cette photographie de la lune jovienne Europa a été prise en juin 1997 à une distance de 776 700 milles par le vaisseau spatial Galileo de la NASA. Légèrement plus petite que la lune de la Terre, Europe a une surface très lisse et la croûte de glace solide a l’apparence d’une coquille d’œuf fissurée. L’intérieur a un océan mondial avec plus d’eau que sur Terre. Il pourrait éventuellement abriter la vie telle que nous la connaissons. Les observations du télescope spatial Hubble d’Europe ont révélé la présence de vapeur d’eau persistante dans son atmosphère très ténue. Les observations de Hubble, de 1999 à 2015, montrent que la vapeur d’eau est constamment reconstituée dans un hémisphère de la lune. Il s’agit d’une conclusion différente des observations de Hubble en 2013 qui ont trouvé de la vapeur d’eau localisée provenant de geysers s’échappant de son océan souterrain. Cette vapeur d’eau provient d’un processus totalement différent. La lumière du soleil sublime la glace de surface et se transforme directement en gaz. Cette vue composite couleur Galileo combine des images violettes, vertes et infrarouges. La vue de la lune est représentée en couleur naturelle (à gauche) et en couleur améliorée conçue pour faire ressortir de subtiles différences de couleur à la surface (à droite). La partie blanche et bleutée brillante de la surface d’Europe est principalement composée de glace d’eau, avec très peu de matériaux non glacés. De longues lignes sombres sont des fractures dans la croûte, dont certaines font plus de 1 850 milles de long. La mission Galileo a pris fin le 21 septembre 2003, lorsque le vaisseau spatial a été intentionnellement commandé de plonger dans l’atmosphère de Jupiter, où il a été détruit. Cependant, à ce jour, les scientifiques continuent d’étudier les données qu’il a recueillies. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena, en Californie, a géré la mission Galileo pour le bureau des sciences spatiales de la NASA, à Washington, DC. JPL est une division opérationnelle du California Institute of Technology (Caltech). Cette image et d’autres images et données reçues de Galileo sont publiées sur la page d’accueil de la mission Galileo. Des informations générales et un contexte pédagogique sont également disponibles pour les images. Crédit : NASA, NASA-JPL, Université d’Arizona
Les observations du télescope spatial Hubble de la NASA sur la lune glacée Europa de Jupiter ont révélé la présence de vapeur d’eau persistante – mais, mystérieusement, seulement dans un hémisphère.
Europe abrite un vaste océan sous sa surface glacée, ce qui pourrait offrir des conditions propices à la vie. Ce résultat fait progresser la compréhension des astronomes de la structure atmosphérique des lunes glacées et aide à jeter les bases des missions scientifiques prévues dans le système jovien pour, en partie, explorer si un environnement à un demi-milliard de kilomètres du Soleil pourrait soutenir la vie.
Des observations antérieures de vapeur d’eau sur Europe ont été associées à des panaches éclatant à travers la glace, photographiés par Hubble en 2013. Ils sont analogues aux geysers sur Terre, mais s’étendent sur plus de 100 km de haut. Ils produisent des gouttes transitoires de vapeur d’eau dans l’atmosphère lunaire, qui ne représentent qu’un milliardième de la pression à la surface de l’atmosphère terrestre.
Les nouveaux résultats, cependant, montrent des quantités similaires de vapeur d’eau réparties sur une plus grande zone d’Europe dans les observations de Hubble couvrant de 1999 à 2015. Cela suggère une présence à long terme d’une atmosphère de vapeur d’eau uniquement dans l’hémisphère arrière d’Europe – cette partie de la lune qui est toujours à l’opposé de sa direction de mouvement le long de son orbite. La cause de cette asymétrie entre l’hémisphère avant et arrière n’est pas entièrement comprise.
Cette découverte est tirée d’une nouvelle analyse des images et des spectres d’archives de Hubble, en utilisant une technique qui a récemment abouti à la découverte de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune de Jupiter Ganymède, par Lorenz Roth du KTH Royal Institute of Technology, Space and Plasma Physics , Suède.
“L’observation de la vapeur d’eau sur Ganymède et du côté arrière d’Europe fait progresser notre compréhension de l’atmosphère des lunes glacées”, a déclaré Roth. “Cependant, la détection d’une abondance d’eau stable sur Europa est un peu plus surprenante que sur Ganymède car les températures de surface d’Europe sont inférieures à celles de Ganymède.”
Europa reflète plus de lumière du soleil que Ganymède, gardant la surface 60 degrés Fahrenheit plus froide que Ganymède. L’altitude diurne sur Europa est glaciale de moins 260 degrés Fahrenheit. Pourtant, même à basse température, les nouvelles observations suggèrent que la glace d’eau se sublime – c’est-à-dire se transforme directement de solide en vapeur sans phase liquide – au large de la surface d’Europe, tout comme sur Ganymède.
Pour faire cette découverte, Roth a fouillé dans les ensembles de données d’archives de Hubble, en sélectionnant des observations ultraviolettes d’Europe de 1999, 2012, 2014 et 2015 alors que la lune était à diverses positions orbitales. Ces observations ont toutes été prises avec le spectrographe imageur du télescope spatial de Hubble (STIS). Les observations ultraviolettes STIS ont permis à Roth de déterminer l’abondance d’oxygène – l’un des constituants de l’eau – dans l’atmosphère d’Europe, et en interprétant la force d’émission à différentes longueurs d’onde, il a pu déduire la présence de vapeur d’eau.
Cette détection ouvre la voie à des études approfondies d’Europe par de futures sondes dont Europa Clipper de la NASA et la mission Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de l’Agence spatiale européenne (ESA). Comprendre la formation et l’évolution de Jupiter et de ses lunes aide également les astronomes à mieux comprendre les planètes semblables à Jupiter autour d’autres étoiles.
Ces résultats ont été publiés dans la revue Lettres de recherche géophysique.
Référence : « A Stable H2O Atmosphere on Europa’s Trailing Hemisphere From HST Images” par Lorenz Roth, 13 septembre 2021, Lettres de recherche géophysique.
DOI : 10.1029/2021GL094289
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, mène des opérations scientifiques Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie à Washington, DC
