Sur la lune glacée Europe de Jupiter, de puissantes éruptions peuvent cracher dans l'espace, soulevant des questions parmi les astrobiologistes pleins d'espoir sur Terre :qu'est-ce qui exploserait à partir de panaches de plusieurs kilomètres de haut ? Pourraient-ils contenir des signes de vie extraterrestre ? Et d'où proviendraient-ils en Europe ? Une nouvelle explication pointe désormais vers une source plus proche de la surface gelée que ce à quoi on pourrait s'attendre.

Plutôt que de provenir des profondeurs des océans d'Europe, certaines éruptions peuvent provenir de poches d'eau incrustées dans la coquille glacée elle-même, selon de nouvelles preuves de chercheurs de l'Université de Stanford, l'Université de l'Arizona, l'Université du Texas et le Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

À l'aide d'images recueillies par le vaisseau spatial de la NASA Galileo, les chercheurs ont développé un modèle pour expliquer comment une combinaison de congélation et de pressurisation pourrait conduire à une éruption cryovolcanique, ou un jet d'eau. Les résultats, publié le 10 novembre dans Lettres de recherche géophysique , ont des implications pour l'habitabilité de l'océan sous-jacent d'Europe et peuvent expliquer les éruptions sur d'autres corps glacés du système solaire.

Précurseurs de la vie ?

Les scientifiques ont émis l'hypothèse que le vaste océan caché sous la croûte glacée d'Europe pourrait contenir des éléments nécessaires à la vie. Mais à moins d'envoyer un submersible sur la lune pour explorer, il est difficile de savoir avec certitude. C'est l'une des raisons pour lesquelles les panaches d'Europe ont suscité tant d'intérêt :si les éruptions proviennent de l'océan souterrain, les éléments pourraient être plus facilement détectés par un vaisseau spatial comme celui prévu pour la prochaine mission Europa Clipper de la NASA.

Mais si les panaches proviennent de la coquille glacée de la lune, ils peuvent être moins accueillants à la vie, car il est plus difficile de maintenir l'énergie chimique pour alimenter la vie là-bas. Dans ce cas, les chances de détecter l'habitabilité depuis l'espace sont diminuées.

"Comprendre d'où viennent ces panaches d'eau est très important pour savoir si les futurs explorateurs d'Europe pourraient avoir une chance de détecter la vie depuis l'espace sans sonder l'océan d'Europe, " a déclaré l'auteur principal Gregor Steinbrügge, chercheur postdoctoral à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth).

Les chercheurs ont concentré leurs analyses sur Manannán, un cratère de 18 miles de large sur Europe qui a été créé par un impact avec un autre objet céleste il y a quelques dizaines de millions d'années. Pensant qu'une telle collision aurait généré une énorme quantité de chaleur, ils ont modélisé comment la fonte et la congélation subséquente d'une poche d'eau dans la coquille glacée auraient pu provoquer l'éruption de l'eau.

"La comète ou l'astéroïde frappant la coquille de glace était essentiellement une grande expérience que nous utilisons pour construire des hypothèses à tester, " a déclaré le co-auteur Don Blankenship, chercheur principal à l'Institut de géophysique de l'Université du Texas (UTIG) et chercheur principal de l'instrument Radar for Europa Assessment and Sounding :Ocean to Near-surface (REASON) qui volera sur Europa Clipper. "L'équipe des sciences polaires et planétaires de l'UTIG se consacre actuellement à l'évaluation de la capacité de cet instrument à tester ces hypothèses."

Le modèle indique qu'à mesure que l'eau d'Europe s'est transformée en glace au cours des dernières étapes de l'impact, des poches d'eau avec une salinité accrue pourraient être créées à la surface de la lune. Par ailleurs, ces poches d'eau salée peuvent migrer latéralement à travers la coquille de glace d'Europe en faisant fondre les régions adjacentes de glace moins saumâtre, et par conséquent devenir encore plus salé dans le processus.

"Nous avons développé un moyen pour qu'une poche d'eau puisse se déplacer latéralement - et c'est très important, " a déclaré Steinbrügge. " Il peut se déplacer le long des gradients thermiques, du froid au chaud, et pas seulement vers le bas comme tiré par la gravité."

Un chauffeur salé

Le modèle prédit que lorsqu'une poche de saumure en migration a atteint le centre du cratère de Manannán, il s'est coincé et a commencé à geler, générer une pression qui a finalement abouti à un panache, estimé à plus d'un mile de haut. L'éruption de ce panache a laissé une marque distinctive :une caractéristique en forme d'araignée sur la surface d'Europe qui a été observée par l'imagerie Galileo et incorporée dans le modèle des chercheurs.

"Même si les panaches générés par la migration des poches de saumure ne fourniraient pas un aperçu direct de l'océan d'Europe, nos résultats suggèrent que la coquille de glace d'Europe elle-même est très dynamique, " a déclaré la co-auteur principale Joana Voigt, un assistant de recherche diplômé à l'Université de l'Arizona, Tucson.

La taille relativement petite du panache qui se formerait à Manannán indique que les cratères d'impact ne peuvent probablement pas expliquer la source d'autres, des panaches plus importants sur Europa qui ont été émis par hypothèse sur la base des données de Hubble et Galileo, disent les chercheurs. Mais le processus modélisé pour l'éruption de Manannán pourrait se produire sur d'autres corps glacés, même sans impact.

"La migration des poches de saumure n'est pas uniquement applicable aux cratères Europan, " dit Voigt. " Au lieu de cela, le mécanisme pourrait fournir des explications sur d'autres corps glacés où existent des gradients thermiques. "

L'étude fournit également des estimations de la salinité de la surface et de l'océan gelés d'Europe, ce qui pourrait à son tour affecter la transparence de sa coquille de glace aux ondes radar. Les calculs, basé sur l'imagerie de Galilée de 1995 à 1997, montrent que l'océan d'Europe peut être environ un cinquième plus salé que l'océan terrestre, un facteur qui améliorera la capacité du sondeur radar de la mission Europa Clipper à collecter des données de son intérieur.

Les résultats peuvent être décourageants pour les astrobiologistes qui espèrent que les panaches en éruption d'Europe pourraient contenir des indices sur la capacité de l'océan interne à soutenir la vie, étant donné l'implication que les panaches n'ont pas à se connecter à l'océan d'Europe. Cependant, le nouveau modèle offre des idées pour démêler les caractéristiques de surface complexes d'Europe, qui sont soumis à des processus hydrologiques, l'attraction de la gravité de Jupiter et des forces tectoniques cachées dans la lune glacée.

"Cela fait du sous-sol peu profond - la coquille de glace elle-même - un endroit beaucoup plus excitant à penser, " a déclaré le co-auteur Dustin Schroeder, professeur adjoint de géophysique à Stanford. "Cela ouvre une toute nouvelle façon de penser à ce qui se passe avec l'eau près de la surface."