Europe (lune)

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Europe
Jupiter II
Europa
Image illustrative de l'article Europe (lune)
Mosaïque de photographies d'Europe.
Type Satellite naturel de Jupiter
Caractéristiques orbitales
(Époque )
Demi-grand axe 671 100 km
Périapside 664 862 km
Apoapside 676 938 km
Excentricité 0,0094
Période de révolution 3,551181 d
Inclinaison 0,469°
Caractéristiques physiques
Diamètre 3 121,6 km
Masse 4,8×1022 kg
Gravité à la surface 1,31 m/s2
Albédo moyen 0,67±0,02
Température de surface moyenne : 125 K
Caractéristiques de l'atmosphère
Pression atmosphérique dioxygène
Découverte
Découvert par Galilée
Simon Marius
Découverte 8 janvier 1610

Europe, officiellement Jupiter II Europe (en abrégé II Europe, internationalement II Europa) est un satellite naturel de Jupiter, le sixième par la distance et le deuxième parmi les satellites galiléens.

Avec un diamètre de 3 121 kilomètres, Europe est le quatrième plus gros satellite de Jupiter et le sixième du système solaire. Sa surface est composée de glace et se trouve être la plus lisse de tout le système solaire. Bien que sa température soit au maximum de -150 °C, on suppose qu'en dessous se trouve un océan liquide d'environ 90 kilomètres de profondeur. De plus, des geysers d'eau ont été détectés à sa surface. Ces éléments laissent à penser qu'Europe pourrait peut-être être habitable par certains organismes, bien que cette idée ne soit aujourd'hui pas vérifiée. À ce sujet, La NASA projette de lancer vers 2020-2030 une sonde spatiale dans le système de Jupiter, afin d'étudier en détail Europe, le projet ayant pour nom de code Europa Clipper (en)[1].

Découverte et dénomination[modifier | modifier le code]

Europe est une des quatre lunes galiléennes. Les trois premières (Ganymède, Io et Callisto) ont été observées pour la première fois le 7 janvier 1610 par Galilée avec une simple lunette grossissant 20 fois à l'université de Padoue. Galilée ne put pas observer Europe à ce moment-là mais ne le put que dans la nuit suivante. Le nom du satellite provient de celui d'Europe, fille du roi Agénor de Tyr, aimée du roi des Dieux de l'Olympe Zeus. Le nom des autres satellites galiléens sont aussi tirés de la mythologie. Ces noms ont été suggérés par Simon Marius, qui déclara avoir trouvé ces satellites indépendamment, mais fut accusé de plagiat par Galilée. Marius lui-même attribuait l'idée de ces noms à Johannes Kepler[2],[3]. Cependant, aussi bien Galilée que Marius avaient commencé par nommer les quatre satellites visibles de Jupiter en les numérotant dans l'ordre croissant de leur distance croissante à la planète.

Cet usage fut longtemps le seul utilisé, et Europe fut nommé pendant trois siècles « Jupiter II ». La découverte d'Amalthée en 1892, dont l'orbite est intérieure à celle d'Io[4], aurait dû décaler la nomenclature d'une unité, mais elle se vit octroyer, contrairement à la logique initiale, le numéro V. Les sondes Voyager découvrirent trois satellites intérieurs[4] supplémentaires en 1979, si bien qu'Europe est aujourd'hui le sixième satellite connu par ordre de distance à Jupiter. La numérotation des satellites de Jupiter suivit l'ordre de leur découverte, et cette primauté de l'ordre de découverte sur l'ordre de distance est celui toujours en place aujourd'hui pour une raison de simplicité : une fois numéroté, un satellite conserve de façon unique et définitive son numéro. On revint cependant à la proposition de Simon et Kepler[5], en donnant des noms extraits de la mythologie, bien que l'appellation séculaire de « Jupiter II » soit toujours utilisée pour la désignation systématique du satellite.

Orbite et rotation[modifier | modifier le code]

Comportement résonant des orbites d'Io, Europe et Ganymède. Vue du sud.

Europe fait le tour de Jupiter dans le sens direct à une distance moyenne de 670 900 km en 3 j 13 h 14,6 min. L'orbite a une excentricité de 0,0101 : c'est-à-dire que la distance à l'astre des points le plus éloigné et le plus rapproché (les apsides) ne diffèrent que de ±1,01 % de leur moyenne (demi grand axe). Le plan de l'orbite ne fait que 0,47° avec celui de l'équateur de Jupiter.

La période d'Europe est en résonance orbitale avec celle de ses deux voisins dans les rapports 2:1 et 1:2. C'est-à-dire que quand Ganymède fait un tour, Europe en fait 2 et Io 4. Cette résonance est stabilisée par les forces mutuelles de gravitation entre Jupiter, Io, Europe et Ganymède.

Europe présente comme les autres satellites de Jupiter une rotation synchrone, qui lui fait montrer toujours la même face à la planète (comme la Lune terrestre).

Caractéristiques physiques[modifier | modifier le code]

Structures externes[modifier | modifier le code]

Champ magnétique[modifier | modifier le code]

Le champ magnétique autour d'Europe. La ligne rouge montre une trajectoire typique de la sonde Galileo (E4 ou E14).

Pendant les survols de Galileo, un faible champ magnétique a été mesuré, six fois plus faible que celui de Ganymède et six fois plus fort que celui de Callisto[6]. Ce champ magnétique varie lors du mouvement de la magnétosphère très marquée de Jupiter. Ces données indiquent qu'il existe sous la surface d'Europe une couche conductrice de l'électricité, comme pourrait l'être un océan d'eau salée.

D'ailleurs, les mesures spectroscopiques montrent que les lignes et structures rougeâtres à la surface sont riches en sels comme ceux de magnésium. Ces dépôts de sel pourraient avoir été laissés à l'occasion de l'évaporation d'eau remontée en surface. Les sels détectés sont en principe incolores, et il faudrait d'autres éléments chimiques comme le fer ou le soufre pour donner cette coloration.

Anneaux[modifier | modifier le code]

En 1999, un disque de débris sous forme d'un anneau de grains de poussière ténue a été détecté tout comme pour Callisto et Ganymède[7].

Par ailleurs, l'hydrogène moléculaire produit à partir de la glace superficielle par le rayonnement UV solaire et les particules chargées (de l'environnement magnétosphérique de Jupiter) ainsi qu'une partie de l'oxygène aussi produit ainsi, sous l'état atomique ou moléculaire, forment un anneau en forme de tore de gaz neutre, qui a été détecté par les sondes Cassini et Galileo. Les modèles prédisent que presque tous les atomes ou molécules de ce tore gazeux finissent par être ionisés, et contribuent ainsi au plasma magnétosphérique de Jupiter[8].

Atmosphère[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Atmosphère d'Europe.

Europe possède une atmosphère très ténue, composée principalement d'O2. Sa pression au sol est entre 10-7 Pa et 10-6 Pa.

Son origine est la radiolyse de la glace superficielle par les UV solaires et les particules chargées de la magnétosphère jovienne. Les fragments de molécule d'eau sont éjectés, les atomes d'hydrogène peuvent échapper à la gravitation mieux que ceux d'oxygène, d'où une accumulation relative d'oxygène dans l'atmosphère.

Une partie de l'oxygène peut s'adsorber sur la glace, voire pénétrer dedans, ce qui peut favoriser un transport d'oxygène vers l'intérieur.

Surface[modifier | modifier le code]

Région avec lignes, dômes et taches. Taille au sol 140 × 130 km.
Mosaïque d'images de Galileo montrant des structures indiquant une activité géologique interne : lineae, dômes, dépressions et chaos de Conamara.

La surface d'Europe est la plus lisse[9] dans le Système solaire : les observations spectrales terrestres révèlent que sa surface est constituée en majeure partie de glace d'eau (albédo = 0,64, un des plus élevés de tous les satellites)[10],[11]. Cette surface est striée de craquelures et de rayures, avec relativement peu de cratères. Cette surface très lisse et ces structures rappellent fort les banquises des régions polaires terrestres.

Les récentes images de la sonde Galileo ont permis de distinguer que 3 grandes familles de structures « géologiques » façonnent la surface glacée d'Europe :

  • des structures ponctuelles exogènes (d'origine externe) : les cratères et les éjecta projetés à grande distance lors de leur formation,
  • des structures ponctuelles endogènes (d'origine interne) : de petites dimensions (lenticulae) – dômes, taches planes, dépressions – ou de plus grandes dimensions – régions de chaos,
  • des structures linéaires (lineae).

Il n'y a pas encore de consensus sur les interprétations parfois contradictoires de la nature de ces structures[12].

Le niveau de rayonnement à la surface d'Europe est équivalent à une dose de 540 rem (5 400 mSv) par jour, soit plus de 104 fois la dose considérée comme acceptable pour les travailleurs directement affectés à des travaux nucléaires[13].

Lignes[modifier | modifier le code]

Article connexe : en:List of lineae on Europa .
Image en couleurs approximativement naturelles d'Europe par la sonde Galileo montrant des lineae.

La surface de la croûte de glace est déchirée par de longues et larges bandes sombres qui indiquent une intense déformation. Celle-ci prend l'allure d'un vaste réseau de fractures, fossés ou sillons entremêlés, en périphérie desquelles s'accumulent parfois des sulfates hydratés de magnésium et de sodium et/ou de l'acide sulfurique, et que l'on nomme « linea » (plur. lineae). Ces reliefs sont de toute manière modérés, et on n'a pas vu de sommets de plus de quelques centaines de mètres.

Ce constat témoigne de l'existence d'importants mouvements tectoniques (horizontaux et verticaux) dans la croûte de glace et d'un renouvellement de la surface.

Les lineae ressemblent fortement aux fractures et failles des banquises terrestres. Les plus larges ont quelque 20 km de large, des bords peu marqués et une région intérieure de matériau clair, strié[14].

Elles pourraient avoir été engendrées par un cryovolcanisme ou le jaillissement de geysers d'eau liquide, qui aurait écarté la croûte de glace. Cependant un examen détaillé sur des photos de détail montre que les parties de cette croûte glacée se sont déplacées l'une par rapport à l'autre, à travers les lineae, voire cassées, qui la rend comparable à une faille transformante terrestre. Ceci reproduit bien le comportement d'une banquise. Le 11 décembre 2013, de l'argile est découvert sur la surface de la lune[15].

L'hypothèse la plus probable est que ces lineae ont été produites par une série d'éruptions de glace « chaude » au moment où la croûte s'ouvrait et laissait apparaître des couches de glaces plus chaudes en dessous[16]. Cet effet peut être assimilé au phénomène terrestre des dorsales océaniques.

La croûte est mise en mouvement par les forces de marée, dues à la faible excentricité de l'orbite d'Europe. En raison de la très forte attraction de Jupiter, l'amplitude de la marée est néanmoins d'une trentaine de mètres, avec la période de l'orbite, soit 3 jours et demi.

En raison des paramètres bien connus de cette marée, les banquises devraient présenter un schéma de dislocations prévisible. Les photos détaillées montrent que seules les régions les plus jeunes géologiquement sont en accord avec cette prévision. Les autres régions en diffèrent d'autant plus qu'elles sont plus vieilles.

Ceci peut s'interpréter par l'hypothèse que la surface d'Europe se déplace légèrement plus vite que son intérieur, en raison de la présence d'une couche liquide qui découple les deux mouvements[17] (voir Champ magnétique plus haut). Les effets de marée supplémentaires s'exerçant sur la couche de glace en raison de ce déplacement apportent une correction qui va dans le sens des phénomènes observés. L'analyse citée montre que seules quelques fractures majeures sont provoquées à chaque tour de glissement.

Des comparaisons entre les photos de Voyager et de Galileo montrent que ce glissement est limité à un tour au plus pour 12 000 ans[18].

Cratères[modifier | modifier le code]

Article connexe : Liste de cratères sur Europe.
Le grand cratère de collision de 26 km : Pwyll.

On ne voit sur Europe que très peu de cratères de collision, et trois seulement ont un diamètre supérieur à 5 km. Le deuxième en taille, Pwyll, a un diamètre de 26 km. C'est une des structures géologiques les plus jeunes d'Europe, car lors de la collision, des éjecta clairs ont été projetés à des milliers de kilomètres, recouvrant la plupart des autres structures.

La faible cratérisation est une indication de ce que la surface d'Europe est géologiquement active et très jeune[19],[10]. Des estimations, à partir de la probabilité de collision avec des comètes et des astéroïdes, donnent un âge entre 20 et 180 millions d'années[20].

Les cratères visibles les plus jeunes semblent avoir été comblés par de la glace fraîche et aplanis. Ce mécanisme, ainsi que le calcul du réchauffement par les marées conduisent à penser que la couche de glace d'Europe est épaisse de 10 à 15 km.

La meilleure résolution d'une photo sur la surface d'Europe. Dimensions au sol 1,8 * 4,8 km. Nord à droite.
Vue d'une partie du Conamara Chaos, en couleurs avivées. On voit des blocs de glace allant jusqu'à 10 km de diamètre. Les taches claires sont des éjecta du cratère Pwyll.
Des pics escarpés de 250 m de haut et des plaques lisses sont mélangés sur cette vue de près du Conamara Chaos.

Autres structures[modifier | modifier le code]

Un autre type de structure de surface consiste en formes circulaires ou elliptiques, appelées lenticulae (plur. du latin lenticula « tache »). De nombreuses sont des dômes, d'autres des dépressions, ou simplement des taches sombres plates. Ces lenticulae proviennent apparemment de cheminées de glace plus chaude, comparable aux chambres magmatiques de la Terre.

Une telle remontée provoque le rehaussement des dômes (diapir), dont le sommet ressemble à la plaine de glace qui l'entoure[21] ; les taches sombres plates pourraient être de l'eau de fonte de la glace arrivant en surface, et regelée.

Des zones chaotiques comme le Conomara chaos sont formées comme par un puzzle de pièces et de morceaux, entouré de glace lisse. Ils ont l'aspect d'icebergs dans une mer gelée. Ils pourraient provenir comme les dômes de remontée de glace, mais sur une plus grande largeur, brisant et morcelant la surface au moment de son émergence[22].

Une vue nouvelle suggère que les lenticulae ne diffèrent pas en nature des zones de chaos, et que les dômes, taches et dépressions ne sont que des artefacts résultant d'une interprétation hâtive des premières images, à basse résolution, de Galileo. Ceci impliquerait que la glace est trop fine pour soutenir le modèle convectif du diapir pour la formation des structures[23],[24].

Structure interne[modifier | modifier le code]

La masse d'Europe dépasse la somme totale de celles des satellites du Système solaire plus petits que lui : la masse d'Europe atteint 4,8×1022 kilogrammes alors que la masse de Triton et de tous les satellites plus légers vaut 3,95×1022 kilogrammes.

Comme ses frères galiléens (Io, Ganymède et Callisto), Europe est un corps tellurique de composition globale chondritique.

Les données acquises par les sondes Voyager autour des années 1980 révèlent de grandes disparités entre les quatre satellites galiléens, suggérant un rôle prédominant de l'effet des marées joviennes qui soumettent les satellites à d'énormes forces de marée gravitationnelle. Ces forces de marée se manifestent pour Europe en une différence de 3 kilomètres entre le rayon dans la direction radiale et les rayons perpendiculaires. Malgré la (faible) excentricité de leurs orbites, au périapside, les forces tendent à augmenter cette différence, et se relâchent légèrement à l'apoapside : sur Io, le plus proche satellite par rapport à Jupiter, les marées entraînent un intense volcanisme de silicates.

Sur Europe, l'amplitude de la marée est plus faible que sur Io, quelque 30 mètres, et son rythme plus faible. Elle ne peut entraîner que la fusion de la glace, avec un renouvellement de la surface rapide, marqué par le faible nombre de cratères. Sur Ganymède, un peu plus éloigné encore, on trouve à la fois des régions jeunes et peu cratérisées, et des régions âgées, constellées de cratères. Enfin, Callisto, la plus éloignée, apparaît dénuée de toute activité, et est uniformément recouverte de cratères.

Océan subglaciaire[modifier | modifier le code]

Existence[modifier | modifier le code]

Les divers arguments évoqués ci-dessus : variabilité du champ magnétique, découplage apparent de la surface de glace par rapport à l'ensemble du satellite, marqué par la dérive[25] des lineae par rapport à l'axe Jupiter-Europe, poussent à l'hypothèse que sous la glace se trouve un océan continu d'eau salée (conductrice de l'électricité), dont les remontées conduiraient après évaporation aux dépôts de sel remarqués le long des lineae.

L'exemple le plus spectaculaire est celui des régions de chaos, structure assez commune sur Europe, et que l'on peut interpréter comme des régions où l'océan subglaciaire a fondu à travers la croûte glacée. Cette interprétation est très controversée. La plupart des géologues qui ont étudié Europe sont en faveur de ce que l'on appelle le modèle « à glace épaisse », dans lequel l'océan n'interagit jamais, ou rarement tout au plus, directement avec la surface[26].

Épaisseur de la glace[modifier | modifier le code]

Les différents modèles pour l'estimation de l'épaisseur de glace donnent des valeurs comprises entre quelques kilomètres et des dizaines de kilomètres[27].

Les moyennes de température sur la surface d'Europe vont d'environ 110 K (-160 °C) sur l'équateur à seulement 50 K (-220 °C) vers les pôles, ce qui rend la croûte glacée d'Europe aussi dure que le granit[28].

Le meilleur indice pour le modèle de la glace épaisse est l'étude des grands cratères : les plus grandes structures d'impact sont entourées d'anneaux concentriques, et paraissent être remplis de glace fraîche relativement plate. En se reposant sur cette donnée et sur les marées, on peut estimer l'épaisseur de la couche de glace à 10 – 30 kilomètres, qui inclut une certaine épaisseur de glace moins froide et plus ductile, ce qui amènerait à une épaisseur de l'océan liquide par dessous à environ 150 kilomètres[20]. Ceci conduit à un volume des océans d'Europe de 3×1018 m3, soit deux fois celui des océans terrestres. Dans le modèle de la glace mince, la glace n'aurait que quelques kilomètres d'épaisseur. Mais la plupart des planétologues concluent que ce modèle ne prend en compte que les couches supérieures de la croûte d'Europe, qui se comportent élastiquement sous l'effet des marées.

Un exemple est l'analyse des flexions, dans lequel la croûte est modélisée comme un plan ou une sphère chargée et fléchie sous le poids. Ce genre de modèle suggère que la partie élastique extérieure de la croûte n'aurait que 200 m. Si la couche de glace d'Europe n'a que quelques kilomètres, ceci signifierait que des contacts réguliers entre l'intérieur et la surface auraient lieu, par les lineae ouvertes, ce qui provoquerait la formation des régions chaotiques[27].

Chauffage de l'océan[modifier | modifier le code]

Le chauffage par la désintégration radioactive, qui devrait être similaire à celui de la Terre (en watts par kilogramme de roche), ne peut fournir le réchauffement nécessaire à Europe, car le volume par unité de surface est beaucoup plus faible en raison d'une plus petite taille de la lune, ce qui fait que l'énergie se dissipe plus vite.

Les premiers indices d'un océan souterrain proviennent des théories concernant le système de chauffage par les marées (c'est une conséquence de l'orbite légèrement excentrique d'Europe et accessoirement de la résonance orbitale avec les autres satellites galiléens). L'énergie thermique fournie pour maintenir liquide cet océan proviendrait des marées dues à l'excentricité de l'orbite, servant aussi de moteur à l'activité géologique de la glace de surface[29],[28].

À la fin de 2008, il a été suggéré que Jupiter pourrait maintenir les océans chauds par des ondes de marées dues à l'obliquité, faible certes, mais non nulle, du plan de l'équateur sur celui de l'orbite. Ce genre de marée, qui n'avait pas été considéré auparavant, engendre des ondes de Rossby, dont la vitesse est faible, quelques kilomètres par jour, mais qui peuvent comporter une énergie cinétique significative. Pour l'estimation actuelle de l'inclinaison axiale de l'ordre de 1°, les résonances des ondes de Rossby pourraient emmagasiner 7,3×1018 J d'énergie cinétique, soit 200 fois la quantité du flux de la marée dominante[30],[31].

La dissipation de cette énergie pourrait être la principale source d'énergie thermique de l'océan. Il resterait à préciser le bilan d'énergie entre formation des ondes et dissipation sous forme thermique.

Structure centrale[modifier | modifier le code]

Coupe de l'intérieur d'Europe, montrant la croûte de glace sur une couche d'eau liquide – ou de glace plastique – avec un manteau silicaté et un cœur métallique.

Sous la couche d'eau – ou de glace plastique – d'une épaisseur de l'ordre de 100 km, Europe présente une structure similaire à celle des planètes telluriques, en ce sens qu'elle consiste principalement de roches silicatées.

On estime que la croûte de glace a subi une migration séculaire de 80°, se retrouvant pratiquement à angle droit, ce qui serait hautement improbable si la glace était attachée rigidement au manteau[32].

Enfin, Europe possède probablement en son centre un relativement petit cœur de fer[33].

Possibilités de vie extra-terrestre[modifier | modifier le code]

La mission Galileo s'est terminée en 2003, et la NASA a dirigé la sonde vers Jupiter pour qu'elle s'y écrase. Ceci était une précaution pour éviter, entre autres, qu'un corps a priori non stérile ne vienne heurter Europe et la contaminer avec des microorganismes terrestres.

Europe semble être (hormis la Terre) la seule à posséder un océan liquide en contact avec des silicates (roches), ce qui en fait le meilleur candidat à la présence de vie dans notre système solaire. D'autres corps, comme Encelade, Titan, voire Triton ou éventuellement Charon posséderaient un océan d'eau liquide pris entre deux couches de glace.

Arguments contre la possibilité de vie sur Europe[modifier | modifier le code]

Jusqu'aux années 1970, la vie n'était pensée comme possible que dans une entière dépendance de l'énergie du Soleil. Les plantes à la surface de la Terre capturent l'énergie du Soleil et l'utilisent dans le processus de photosynthèse pour transformer en sucres le dioxyde de carbone et l'eau, relâchant de l'oxygène dans le processus. Elles sont mangées par des animaux qui respirent de l'oxygène, et ceci marque le début d'une chaîne alimentaire qui fait passer l'énergie d'une forme à l'autre. Même la vie dans l'océan profond, bien au-dessous de la région éclairée, obtient sa nourriture des détritus tombant de la surface, ce qui amorce une nouvelle branche de la chaîne alimentaire[34]. La capacité d'un monde à soutenir la vie dépend dans cette optique de son accès à la lumière solaire.

Selon un rapport publié dans New Scientist, les scientifiques de la NASA, qui avaient planifié la mission de la NASA Jupiter Icy Moons Orbiter, après l'évaluation de missions précédentes, sont parvenus au printemps 2004 à la conclusion qu'Europe pouvait être bien plus défavorable à la vie qu'on ne l'avait supposé précédemment. Par exemple, on a démontré l'existence de taches couvertes d'eau oxygénée ou d'acide sulfurique concentré, tous deux extrêmement actifs dans la dégradation de molécules un peu complexes. On en déduit que l'acide provient de l'océan supposé sous la couche de glace. La concentration peut provenir d'un volcanisme sous-marin, qui apporte le soufre. De même, s'il est trop salé, seuls des halophiles extrêmes pourraient survivre[35].

Par ailleurs, si l'océan d'Europe est trop froid, les processus biologiques semblables à ceux qui se déroulent sur Terre ne pourraient pas avoir lieu. L'énergie fournie par la contrainte de marée provoque des processus géologiques actifs, juste comme sur Io, bien qu'à un moindre degré.

Europe, comme la Terre, possède une source d'énergie interne d'origine radioactive ; cependant elle est probablement de plusieurs ordres de grandeur plus faible que celle due à la marée[36].

Mais même l'énergie des marées ne pourrait jamais soutenir un écosystème aussi grand, diversifié et prolifique que le système terrestre à base de photosynthèse[37].

Possibilités sur Terre d'une vie différente[modifier | modifier le code]

Un fumeur noir dans l'océan Atlantique. Entretenus par l'énergie géothermique, ces orifices hydrothermaux créent des déséquilibres chimiques et thermiques qui peuvent servir de source d'énergie pour la vie.
Cette colonie de vers tubulaires géants habite à côté d'un fumeur noir dans l'océan Pacifique. Les vers ont besoin d'oxygène, mais certains microbes anaérobies du système écologique s'en passent.

Cependant, en 1977, pendant une plongée d'exploration dans le rift des Galápagos[38], dans le sous-marin d'exploration des grands fonds Alvin, les scientifiques découvrent des colonies de vers tubulaires géants, de palourdes, de crustacés, de moules et autres créatures assorties, concentrées autour de structures volcaniques sous-marines appelées fumeurs noirs[34]. Ces créatures prolifèrent, malgré le manque de lumière solaire. On découvre bientôt qu'elles forment une chaîne alimentaire complètement autonome. Au lieu de plantes, la base de cette chaîne est constituée par une forme de bactéries qui trouvent leur énergie dans l'oxydation de produits chimiques réactifs, tels l'hydrogène ou l'hydrogène sulfuré, qui émergent de l'intérieur de la Terre. Cette chaîne de chimiosynthèse révolutionne la biologie en montrant que la vie n'a pas besoin de la lumière du soleil ; elle n'a besoin que d'eau et d'une différence d'énergie thermique et chimique pour se développer. Ceci ouvre une voie immense à l'astrobiologie, en multipliant considérablement les possibilités d'habitat extraterrestre. Ces sources hydrothermales (fumeurs noirs) des océans profonds montrent sur la Terre des formes de vie qui subsistent dans des conditions extrêmes, et privées de lumière solaire.

Un autre exemple de vie dans des conditions particulièrement rudes sur Terre est le lac Vostok, à 4 km sous la glace de l'Antarctique, où des bactéries anaérobies ont été trouvées dans la glace, à quelques centaines de mètres de la zone liquide. Le forage russe s'est arrêté à 200 m de l'eau, afin d'éviter toute contamination, avant de reprendre en 2006 et d'atteindre le lac le 5 février 2012. On a donc peu d'indications sur la chaîne alimentaire de ce système écologique, qui est également complètement privé de la lumière solaire.

Possibilités analogues sur Europe[modifier | modifier le code]

La vie pourrait exister dans l'océan sous la glace d'Europe, éventuellement subsistant dans un environnement semblable aux environnements terrestres comme celui des fumeurs noirs de l'océan profond ou celui du lac Vostok sous la glace de l'Antarctique[39].

La vie dans un océan de ce genre pourrait ressembler à celle des microbes au fond des océans terrestres[40], ce qui pourrait expliquer certaines particularités du spectre de la lumière renvoyée par Europe, notamment dans l'infra-rouge[41].

L'intérieur d'Europe sans lumière est actuellement considéré comme l'endroit le plus probable d'existence de vie extraterrestre du Système solaire[42].

Bien que les vers tubicoles et les autres organismes eucaryotes pluricellulaires autour des orifices hydrothermaux terrestres respirent de l'oxygène, et dépendent en principe de la photosynthèse, les bactéries anaérobies et les archées à la base de ces écosystèmes donnent un modèle possible pour une vie dans l'océan d'Europe. Comme il a été noté (voir supra), des radicaux libres engendrés par radiolyse peuvent gagner l'océan, soit par diffusion au sein de la glace, soit par subduction de la surface. Et ceci peut être une source suffisante d'oxygène en l'absence de photosynthèse[43].

En septembre 2009, le planétologue Richard Greenberg a calculé que la glace convertie en oxydants par les rayons cosmiques tombant sur la surface d'Europe et descendant dans l'océan, dans le renouvellement tectonique de la glace, pourrait amener à une concentration en oxygène de l'océan supérieure à celle de l'océan terrestre en quelques millions d'années. Ceci pourrait permettre à Europe d'entretenir non seulement une vie microbienne anaérobie, mais aussi des organismes pluricellulaires aérobies plus grands, du type poissons[44].

La vie sur Europe pourrait exister en îlots autour des évents hydrothermaux du fond de l'océan, ou sous le fond de l'océan, où l'on connaît sur Terre des organismes endolithes, c'est-à-dire vivant au sein de la roche, soit dans des fissures naturelles, soit dans des trous qui se sont creusés par voie chimique.

Par ailleurs, la vie pourrait exister accrochée à la surface inférieure de la couche de glace, comme des algues ou des bactéries dans les régions polaires terrestres, ou encore flotter librement dans l'océan[35].

Une seule solution pour trouver la réponse : aller explorer[modifier | modifier le code]

Jusqu'à présent, il n'y a aucune preuve d'existence de la vie sur Europe, mais la présence probable d'eau liquide a stimulé les recherches pour y envoyer une sonde[45].

En 2006, Robert T. Pappalardo, professeur assistant au laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'université du Colorado à Boulder disait

« Nous avons dépensé pas mal de temps et de travail pour essayer de savoir si Mars a jamais été un habitat possible. Europe paraît l'être aujourd'hui. Il faudrait le confirmer … Europe semble avoir tous les ingrédients nécessaires … et non seulement il y a quatre milliards d'années … mais encore aujourd'hui[46]. »

Exploration[modifier | modifier le code]

La possibilité unique d'Europe d'être une destination spéciale pour les futures sondes destinées à rechercher une vie extraterrestre détermine certaines préparations. Il serait effectivement plus raisonnable de se forger une expérience en organisant une expédition pour forer 4 km sous la calotte glaciaire antarctique en direction du lac Vostok.

Une expédition à destination de cette lune de Jupiter pose des problèmes presque insurmontables qui ont limité sérieusement les tentatives de la lancer :

  • distance considérable, donc consommation importante de carburant, temps de trajet et délais considérables dans les communications ;
  • difficulté à maintenir longtemps en orbite une sonde qui sera soumise à une gravité complexe (à proximité de Jupiter), donc consommation supplémentaire de carburant ;
  • très haut niveau de radiation, nécessitant une lourde protection.

Toponymie[modifier | modifier le code]

Toute exploration comporte la désignation des lieux explorés. Dans le cas présent, la plupart des structures visibles de la sonde Galileo ont été répertoriées, et la nomenclature suit une certaine logique : on donne à chaque type de structures un nom pris dans tel ou tel registre de la mythologie ou de la géographie terrestre. Nous ne donnerons ici que quelques exemples. Pour des listes complètes, on se réfèrera aux listes de lineae (en), de cratères et d'autres structures (en). La table suivante donne la liste des types de structure, le registre des noms appropriés, ainsi que quelques exemples.


Structures Nomenclature affectée
Exemples

Chaos Lieux de la mythologie celte
Conamara Chaos : région de l’Irlande de l’Ouest nommée ainsi en l’honneur de Conmac, fils de la reine Connacht.
Murias Chaos : l’une des quatre grandes cités des Tuatha Dé Danann (peuple de la déesse celte irlandaise Danu).

Cratères Divinités et héros celtes
Cratère Manann’an : mer irlandaise et dieu celte de la fertilité.
Cratère Pwyll : dieu celte du monde souterrain.

Flexus Lieux traversés par Europe avec Zeus.
Delphi Flexus : Delphes

Bassins d'impact
multi-anneaux
Cercles de pierres celtes
Bassin Callanish : site mégalithique des Hébrides externes en Écosse.
Bassin Tyre : mer traversée par Zeus lors de l’enlèvement d’Europe (encore récemment considéré comme une Macula).

Maculae Lieux associés aux mythes d'Europe
et de son frère Cadmus
Thrace Macula : Thrace

Lineae Personnes associées au mythe d’Europe
ou alignements de pierres celtes
Agénor Linea : père d’Europe.
Minos Linea : fils d’Europe et de Zeus.
Mehen Linea : alignement en Bretagne

Régions Lieux associés à la mythologie celte
Annwn Regio : autre monde gallois

Missions réalisées ou abandonnées[modifier | modifier le code]

Les pionniers[modifier | modifier le code]

La majorité de ce que nous connaissons d'Europe a été déduit d'une série de survols depuis 1970. Les sondes jumelles du programme Pioneer : Pioneer 10 et Pioneer 11 ont été les premières à survoler Jupiter, en 1973 et 1974 respectivement ; les premières photos des plus grandes lunes de Jupiter envoyées par les Pioneer étaient peu précises[9].

Les survols dans le cadre du programme Voyager ont suivi en 1979, et ont fourni au passage, puisque les sondes Voyager ne faisaient que traverser le système de Jupiter vers Saturne et au-delà, quelque 33 000 photos de Jupiter et de ses satellites, notamment d'Io, dont on découvrit le volcanisme, et d'Europe, dont la surface jeune laissait présager une activité tectonique encore récente.

Galileo[modifier | modifier le code]

La sonde Galileo a tourné en orbite autour de Jupiter et de ses satellites pendant 8 ans de 1995 à 2003, et a fourni les examens les plus détaillés des lunes de Jupiter que l'on attend d'ici la fin des années 2020.

Les buts de ces missions se sont étendus de l'étude chimique d'Europe jusqu'à la recherche de vie extraterrestre dans son océan subglaciaire[40].

L'essentiel du présent article est déduit des données envoyées par Galileo, et il n'est pas besoin d'y revenir.

JIMO[modifier | modifier le code]

Les plans pour envoyer une sonde pour étudier Europe, pour préciser les propriétés de son eau liquide, et la possibilité d'une vie ont été handicapés par des faux départs et des coupures budgétaires[47].

Le plan très ambitieux, JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter, d'orbiteur des lunes glacées de Jupiter) a reçu le feu vert en 1999, mais a été annulé en 2005[48],[47].

JIMO devait être une sonde de gros calibre, avec une technologie à mettre au point, à propulsion ionique alimentée en énergie par un réacteur à fission nucléaire. Cette mission était prévue pour les alentours de 2015. JIMO aurait orbité successivement Callisto, Ganymède et Europe.

Le National Research Council des États-Unis avait placé l'étude d'Europe par une sonde américaine en première priorité pour une mission-phare dans le Système solaire. L'ajout de Callisto et de Ganymède aurait permis d'établir des comparaisons utiles pour la compréhension de l'évolution de ces lunes.

L'utilisation d'un réacteur nucléaire à bord de JIMO lui aurait donné 100 fois plus de puissance disponible, à poids égal, que les autres sources connues.

Ice Clipper[modifier | modifier le code]

Une autre mission envisagée, connue sous le nom de Ice clipper (coupeur de glace), aurait utilisé un impacteur semblable à celui de la mission Deep Impact – qui aurait fait un impact contrôlé sur la surface d'Europe, faisant une gerbe d'éjecta, qui pourraient être collectés par une petite sonde traversant la gerbe[49],[50].

Missions en projet ou envisagées[modifier | modifier le code]

EJSM[modifier | modifier le code]

L'EJSM (Europa Jupiter System Mission ou Mission vers le système Jupiter-Europe) est une proposition conjointe NASA/ESA pour l'exploration des lunes de Jupiter à lancer vers 2020. En février 2009, ESA/NASA annoncent qu'ils donnent à cette mission la priorité sur la Titan Saturn System Mission (Mission vers le système Saturne-Titan)[51].

La contribution de l'ESA devra encore faire face à d'autres projets de l'ESA en concurrence[52].

L'EJSM comportera un orbiteur autour d'Europe, sous la responsabilité de la NASA, un orbiteur autour de Ganymède, sous la responsabilité de l'ESA, et peut-être un orbiteur dans la magnétosphère de Jupiter sous la responsabilité de la JAXA. La Russie a également exprimé son souhait d'envoyer un atterrisseur sur Europe, dans le but de faire partie de cette flottille internationale.

NEMO[modifier | modifier le code]

Vue d'artiste du concept de cryobot et hydrobot.

Des idées encore plus ambitieuses ont été émises, y compris un atterrisseur capable de tester l'existence de vie à faible profondeur, ou même d'explorer directement l'océan subglaciaire.

Une proposition consiste en une grande « sonde de fusion » (cryobot) à propulsion nucléaire, qui se fraierait un chemin dans la glace par fusion, jusqu'à déboucher dans l'océan[48],[53]. Là, elle mettrait en fonction un véhicule sous-marin autonome (hydrobot), qui pourrait récolter toutes informations utiles et les renvoyer sur Terre[54].

Le cryobot aussi bien que l'hydrobot devront passer une forme de stérilisation ultime, pour empêcher la contamination d'Europe par des germes terrestres, et leur détection comme germes natifs[55].

Cette mission proposée n'a pas encore atteint un stade de planning sérieux[56].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. http://www.franceinfo.fr/sciences-sante/du-cote-des-etoiles/une-mission-spatiale-vers-europe-1343663-2014-03-08
  2. (en) Students for the Exploration and Development of Space, « Simon Marius », sur Université d'Arizona (consulté le 10 février 2010)
  3. (en) Simon Marius, « Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici (Le monde de Jupiter découvert en 1609 au moyen de la lunette hollandaise) »,‎ 1614 (consulté le 10 février 2010), où il attribue la suggestion à Johannes Kepler pendant une rencontre à Ratisbonne en octobre 1613.
  4. a et b C'est-à-dire dont le rayon de l'orbite est inférieur.
  5. (it) Claudio Marazzini, « I nomi dei satelliti di Giove: da Galileo a Simon Marius », Lettere Italiane, vol. 57, no 3,‎ 2005, p. 391–407 (Les noms des satellites de Jupiter : de Galilée à Simon Marius)
  6. (en) Christophe Zimmer et Krishan K. Khurana, Margaret G. Kivelson, « Subsurface Oceans on Europa and Callisto: Constraints from Galileo Magnetometer Observations », Icarus, vol. 147,‎ 2000, p. 329–347 (lien DOI?, lire en ligne) (Océans subglaciaires sur Europe et Callisto : contraintes à partir des observations magnétométriques de Galileo)
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  15. Exobiologie : de l'argile a été détectée sur Europe
  16. (en) Patricio H. Figueredo, Ronald Greeley, « Resurfacing history of Europa from pole-to-pole geological mapping »,‎ 2003 (consulté le 12 février 2010) (Histoire du renouvellement de surface sur Europe à partir de cartes géologiques de pôle à pôle)
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  55. (en) National Academy of Sciences Space Studies Board, « Preventing the Forward Contamination of Europa », National Academy Press, Washington (DC),‎ juin 2000 (consulté le 18 février 2010) (Prévenir une contamination biologique d'origine terrestre sur Europe)
  56. (en) Jesse Powell et James Powell, George Maise et John Paniagua, « NEMO: A mission to search for and return to Earth possible life forms on Europa », Acta Astronautica, vol. 57, no 2–8,‎ juillet-octobre 2005, p. 579–593 (lien DOI?) (NEMO, une mission pour rechercher et ramener sur Terre des formes de vie possibles sur Europe)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]