Il y a quarante ans, un vaisseau spatial Voyager a pris les premières images en gros plan d'Europe, l'une des 79 lunes de Jupiter. Ceux-ci ont révélé des fissures brunâtres tranchant la surface glacée de la lune, qui donnent à Europa l'apparence d'un globe oculaire veiné. Les missions dans le système solaire externe au cours des décennies suivantes ont amassé suffisamment d'informations supplémentaires sur Europa pour en faire une cible d'investigation de haute priorité dans la recherche de la vie de la NASA.

Ce qui rend cette lune si séduisante, c'est la possibilité qu'elle possède tous les ingrédients nécessaires à la vie. Les scientifiques ont la preuve que l'un de ces ingrédients, eau liquide, est présent sous la surface glacée et peut parfois faire irruption dans l'espace dans d'énormes geysers. Mais personne n'a pu confirmer la présence d'eau dans ces panaches en mesurant directement la molécule d'eau elle-même. Maintenant, une équipe de recherche internationale dirigée par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a détecté la vapeur d'eau pour la première fois au-dessus de la surface d'Europe. L'équipe a mesuré la vapeur en scrutant Europa à travers l'observatoire W. M. Keck à Hawaï, l'un des plus grands télescopes du monde.

Confirmer que la vapeur d'eau est présente au-dessus d'Europe aide les scientifiques à mieux comprendre le fonctionnement interne de la lune. Par exemple, ça aide à soutenir une idée, dont les scientifiques sont confiants, qu'il y a un océan d'eau liquide, peut-être deux fois plus grand que celui de la Terre, clapotis sous la coquille de glace de plusieurs kilomètres d'épaisseur de cette lune. Une autre source d'eau pour les panaches, certains scientifiques soupçonnent, pourraient être des réservoirs peu profonds de glace d'eau fondue non loin sous la surface d'Europe. Il est également possible que le fort champ de rayonnement de Jupiter enlève les particules d'eau de la coquille de glace d'Europe, bien que l'enquête récente ait plaidé contre ce mécanisme comme source de l'eau observée.

"Les éléments chimiques essentiels (carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, et le soufre) et les sources d'énergie, deux des trois exigences de la vie, se trouvent partout dans le système solaire. Mais la troisième, l'eau liquide, est quelque peu difficile à trouver au-delà de la Terre, " dit Lucas Paganini, un scientifique planétaire de la NASA qui a dirigé l'enquête de détection d'eau. "Alors que les scientifiques n'ont pas encore détecté l'eau liquide directement, nous avons trouvé la meilleure chose suivante :de l'eau sous forme de vapeur."

Dans une étude publiée aujourd'hui dans la revue Astronomie de la nature , Paganini et son équipe ont signalé avoir détecté suffisamment d'eau s'échappant d'Europe (5, 202 livres, ou 2, 360 kilogrammes, par seconde) pour remplir une piscine olympique en quelques minutes. Encore, les scientifiques ont également constaté que l'eau apparaît rarement, au moins en quantités suffisamment importantes pour être détectées depuis la Terre, dit Paganini :"Pour moi, l'intéressant de ce travail n'est pas seulement la première détection directe d'eau au-dessus d'Europe, mais aussi son absence dans les limites de notre méthode de détection."

En effet, L'équipe de Paganini a détecté le signal faible mais distinct de vapeur d'eau une seule fois au cours des 17 nuits d'observations entre 2016 et 2017. En regardant la lune depuis l'observatoire de Keck, les scientifiques ont vu des molécules d'eau dans l'hémisphère principal d'Europe, ou le côté de la lune qui fait toujours face à la direction de l'orbite de la lune autour de Jupiter. (Europe, comme la lune de la Terre, est gravitationnellement verrouillé sur sa planète hôte, donc l'hémisphère principal fait toujours face à la direction de l'orbite, tandis que l'hémisphère arrière fait toujours face dans la direction opposée.)

Ils ont utilisé le spectrographe proche infrarouge de l'observatoire Keck (NIRSPEC), qui mesure la composition chimique des atmosphères planétaires grâce à la lumière infrarouge qu'elles émettent ou absorbent. Des molécules telles que l'eau émettent des fréquences spécifiques de lumière infrarouge lorsqu'elles interagissent avec le rayonnement solaire.

Preuve de montage pour l'eau

Avant la récente détection de vapeur d'eau, il y a eu de nombreuses découvertes alléchantes sur Europa. Le premier est venu du vaisseau spatial Galileo de la NASA, qui a mesuré les perturbations dans le champ magnétique de Jupiter près d'Europe en orbite autour de la planète géante gazeuse entre 1995 et 2003. Les mesures ont suggéré aux scientifiques que le fluide électriquement conducteur, probablement un océan salé sous la couche de glace d'Europe, causait les perturbations magnétiques. Lorsque les chercheurs ont analysé de plus près les perturbations magnétiques en 2018, ils ont trouvé des preuves de panaches possibles.

En attendant, Les scientifiques ont annoncé en 2013 qu'ils avaient utilisé le télescope spatial Hubble de la NASA pour détecter les éléments chimiques hydrogène (H) et oxygène (O) - composants de l'eau (H2O) - dans des configurations en forme de panache dans l'atmosphère d'Europe. Et quelques années plus tard, d'autres scientifiques ont utilisé Hubble pour recueillir plus de preuves d'éruptions de panaches possibles lorsqu'ils ont pris des photos de projections en forme de doigt qui sont apparues en silhouette lorsque la lune passait devant Jupiter.

"Cette première identification directe de vapeur d'eau sur Europe est une confirmation critique de nos détections originales d'espèces atomiques, et cela met en évidence la rareté apparente des grands panaches sur ce monde glacé", a déclaré Lorenz Roth, un astronome et physicien de l'Institut royal de technologie KTH de Stockholm qui a dirigé l'étude Hubble en 2013 et a été co-auteur de cette récente enquête.

les recherches de Roth, ainsi que d'autres conclusions précédentes d'Europa, n'ont mesuré que les composants de l'eau au-dessus de la surface. Le problème est que la détection de la vapeur d'eau dans d'autres mondes est difficile. Les engins spatiaux existants ont des capacités limitées pour le détecter, et les scientifiques utilisant des télescopes au sol pour rechercher de l'eau dans l'espace lointain doivent tenir compte de l'effet de distorsion de l'eau dans l'atmosphère terrestre. Pour minimiser cet effet, L'équipe de Paganini a utilisé une modélisation mathématique et informatique complexe pour simuler les conditions de l'atmosphère terrestre afin de pouvoir différencier l'eau atmosphérique de la Terre de celle d'Europe dans les données renvoyées par le NIRSPEC.

"Nous avons effectué des contrôles de sécurité diligents pour éliminer les contaminants possibles dans les observations au sol, " a déclaré Avi Mandell, un scientifique planétaire Goddard de l'équipe de Paganini. "Mais, finalement, nous devrons nous rapprocher d'Europe pour voir ce qui se passe réellement."

Les scientifiques pourront bientôt se rapprocher suffisamment d'Europe pour régler leurs questions persistantes sur le fonctionnement interne et externe de ce monde potentiellement habitable. La prochaine mission Europa Clipper, lancement prévu au milieu des années 2020, achèvera un demi-siècle de découverte scientifique qui a commencé par une modeste photo d'un mystérieux, globe oculaire veineux.

Quand il arrive à Europe, l'orbiteur Clipper effectuera une étude détaillée de la surface d'Europe, intérieur profond, atmosphère ténue, océan souterrain, et des évents actifs potentiellement encore plus petits. Clipper essaiera de prendre des images de tous les panaches et d'échantillonner les molécules qu'il trouve dans l'atmosphère avec ses spectromètres de masse. Il cherchera également un site fructueux à partir duquel un futur atterrisseur Europa pourrait prélever un échantillon. Ces efforts devraient permettre de découvrir davantage les secrets d'Europe et son potentiel de vie.