La glace d’Europe tourne à une vitesse différente de son intérieur. Maintenant, nous pouvons savoir pourquoi

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La lune de Jupiter, Europe, contient un grand océan d’eau salée sous sa coquille glacée, dont certaines remontent à la surface de temps en temps, et ce vaste océan pourrait également abriter la vie. Europa a été récemment observée par le vaisseau spatial Juno de la NASA, mais les examens actuels de l’océan interne de la lune se limitent aux modèles informatiques et aux simulations produites ici sur Terre, car aucune mission n’explore activement cette petite lune en orbite autour de Jupiter. À part l’eau interne qui perce occasionnellement la coquille de glace et la fait remonter à la surface, quels autres effets l’océan interne pourrait-il avoir sur la coquille de glace qui l’enferme ?

C’est ce qu’une équipe internationale de chercheurs espère répondre en examinant la relation de rotation entre la coquille glacée d’Europe et l’océan intérieur de la petite lune. Alors que les scientifiques soupçonnent depuis longtemps les propriétés flottantes de la coquille de glace, ce qui signifie qu’elle est détachée de l’océan intérieur, cette nouvelle étude est la première à présenter une nouvelle modélisation qui suggère que les courants de l’océan pourraient entraîner la rotation de la coquille de glace.

Illustration d’artiste de l’océan interne d’Europe interagissant avec la coquille glacée avec Jupiter et Io en arrière-plan. (Crédit : NASA/JPL-Caltech)

Pour l’étude, les chercheurs ont examiné la force de traînée exercée entre la coquille glacée et l’océan en dessous. En mécanique des fluides, la force de traînée est ce qu’un objet solide subit lorsqu’il se déplace dans un fluide environnant. Dans ce cas, le fond de la coquille glacée d’Europe qui se déplace à travers l’océan intérieur. L’étude offre également des indices selon lesquels les caractéristiques de surface d’Europa d’innombrables fissures et crêtes pourraient également être le résultat de l’étirement et de la compression de la coquille glacée alors qu’elle est entraînée par l’océan intérieur.

“Avant cela, on savait grâce à des expériences en laboratoire et à la modélisation que le chauffage et le refroidissement de l’océan d’Europe pouvaient entraîner des courants”, a déclaré le Dr Hamish Hay, chercheur à l’Université d’Oxford, mais qui a effectué la recherche alors qu’il était associé de recherche postdoctoral à NASA JPL-Caltech, et est l’auteur principal de l’étude. “Maintenant, nos résultats mettent en évidence un couplage entre l’océan et la rotation de la coquille de glace qui n’avait jamais été envisagé auparavant.”

Les scientifiques se disputent depuis des décennies sur les vitesses de rotation entre la coquille glacée et l’océan intérieur, en particulier si la coquille tourne plus vite. Cependant, les scientifiques ont toujours essayé d’utiliser l’énorme traction gravitationnelle de Jupiter sur Europe et sa coquille glacée comme raison pour laquelle la coquille glacée pourrait tourner plus vite que l’océan, mais ils n’ont pas considéré l’océan lui-même comme étant la raison, jusqu’à présent.

Découvrez Europa, son interaction océan-surface et la mission Europa Clipper de la NASA !

« Pour moi, il était complètement inattendu que ce qui se passe dans la circulation océanique puisse être suffisant pour affecter la coquille de glace. Ce fut une énorme surprise », a déclaré le Dr Robert Pappalardo, scientifique du projet Europa Clipper au JPL et co-auteur de l’étude. “Et l’idée que les fissures et les crêtes que nous voyons à la surface d’Europe pourraient être liées à la circulation de l’océan en dessous – les géologues ne pensent généralement pas, ‘Peut-être que c’est l’océan qui fait ça.'”

En collaboration avec la division Advanced Supercomputing de la NASA, les chercheurs ont développé des modèles de circulation de l’océan intérieur d’Europe en utilisant les mêmes méthodes pour développer des modèles d’étude des océans de la Terre. Les scientifiques ont longtemps émis l’hypothèse que l’océan interne d’Europe est chauffé par le fond à cause d’une combinaison de désintégration radioactive et de réchauffement des marées, et ont créé des simulations pour déterminer comment cela pourrait affecter la circulation océanique.

L’équipe de recherche a découvert que si la circulation océanique semblait commencer par un mouvement vertical – nord-sud et sud-nord – à partir du fond de l’océan, la rotation d’Europa a finalement fait virer ces courants horizontalement – est-ouest et ouest-est. Lorsque les chercheurs ont intégré la force de traînée dans leurs modèles, ils ont découvert qu’avec une vitesse suffisante, les courants océaniques pouvaient modifier la vitesse de rotation de la coque glacée au-dessus au fil du temps, la faisant se déplacer plus rapidement ou plus lentement. En fin de compte, les chercheurs ont déterminé qu’à mesure que la circulation océanique interne change avec le temps, la vitesse de rotation de la coquille de glace change également.

Illustration détaillée par l’artiste de l’océan interne d’Europe, ainsi que des forces externes, interagissant avec la surface de la lune. (Crédit : NASA)

“Le travail pourrait être important pour comprendre comment les vitesses de rotation d’autres mondes océaniques peuvent avoir changé au fil du temps”, a déclaré le Dr Hay. “Et maintenant que nous connaissons le couplage potentiel des océans intérieurs avec les surfaces de ces corps, nous pouvons en apprendre davantage sur leurs histoires géologiques ainsi que sur celle d’Europe.”

Un élément essentiel pour en savoir plus sur Europa et son océan interne est la prochaine mission Europa Clipper de la NASA, dont le lancement est actuellement prévu en 2024 et l’arrivée à Jupiter en 2030. Alors que l’objectif scientifique principal d’Europa Clipper sera de déterminer l’habitabilité potentielle de Europa, concernant spécifiquement son océan interne, cette mission pourrait également offrir une énorme opportunité d’en savoir plus sur la façon dont l’océan interne affecte la coquille de glace et le comportement de rotation des deux. En préparation des missions, les scientifiques de la NASA JPL utilisent actuellement une chambre de simulation appelée “The Ark” pour en savoir plus sur Europa avant que Clipper n’y arrive.

Quelles nouvelles connaissances les scientifiques apprendront-ils sur l’océan interne d’Europe et ses effets sur la coquille glacée de la lune dans les années et les décennies à venir ? Seul le temps nous le dira, et c’est pourquoi nous faisons de la science !

Comme toujours, continuez à faire de la science et continuez à regarder vers le haut !

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