Cette illustration montre Cassini plongeant à travers le panache d'Encelade en 2015. Les nouvelles découvertes du monde océanique de Cassini et Hubble aideront à éclairer l'exploration future et la recherche plus large de la vie au-delà de la Terre. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Deux missions vétérans de la NASA fournissent de nouveaux détails sur la glace, les lunes océaniques de Jupiter et de Saturne, augmentant encore l'intérêt scientifique de ces "mondes océaniques" et d'autres dans notre système solaire et au-delà. Les résultats sont présentés dans des articles publiés jeudi par des chercheurs de la mission Cassini de la NASA vers Saturne et le télescope spatial Hubble.
Dans les journaux, Les scientifiques de Cassini annoncent qu'une forme d'énergie chimique dont la vie peut se nourrir semble exister sur la lune de Saturne Encelade, et les chercheurs de Hubble rapportent des preuves supplémentaires de panaches sortant de la lune Europa de Jupiter.
"C'est le plus proche que nous sommes venus, jusque là, identifier un lieu avec certains des ingrédients nécessaires à un environnement habitable, " a déclaré Thomas Zurbuchen, administrateur associé de la Direction des missions scientifiques de la NASA au siège à Washington. "Ces résultats démontrent la nature interconnectée des missions scientifiques de la NASA qui nous rapprochent de la question de savoir si nous sommes effectivement seuls ou non."
L'article des chercheurs de la mission Cassini, publié dans la revue Science , indique l'hydrogène gazeux, qui pourrait potentiellement fournir une source d'énergie chimique pour la vie, se déverse dans l'océan souterrain d'Encelade à cause de l'activité hydrothermale du fond marin.
La présence d'une grande quantité d'hydrogène dans l'océan lunaire signifie que les microbes – s'il en existe – pourraient l'utiliser pour obtenir de l'énergie en combinant l'hydrogène avec le dioxyde de carbone dissous dans l'eau. Cette réaction chimique, connu sous le nom de "méthanogénèse" car il produit du méthane comme sous-produit, est à la racine de l'arbre de vie sur Terre, et aurait même pu être essentiel à l'origine de la vie sur notre planète.
La vie telle que nous la connaissons nécessite trois ingrédients principaux :de l'eau liquide; une source d'énergie pour le métabolisme; et les bons ingrédients chimiques, principalement du carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre. Avec ce constat, Cassini a montré qu'Encelade - un petit la lune glacée à un milliard de kilomètres plus loin du soleil que la Terre - a presque tous ces ingrédients pour l'habitabilité. Cassini n'a pas encore montré que le phosphore et le soufre sont présents dans l'océan, mais les scientifiques les soupçonnent d'être, puisque le noyau rocheux d'Encelade est considéré comme chimiquement similaire aux météorites qui contiennent les deux éléments.
"La confirmation que l'énergie chimique pour la vie existe dans l'océan d'une petite lune de Saturne est une étape importante dans notre recherche de mondes habitables au-delà de la Terre, " a déclaré Linda Spilker, Scientifique du projet Cassini au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, Californie.
Le vaisseau spatial Cassini a détecté l'hydrogène dans le panache de gaz et de matière glacée pulvérisé d'Encelade au cours de sa dernière, et le plus profond, plonger à travers le panache le 28 octobre, 2015. Cassini a également échantillonné la composition du panache lors de survols plus tôt dans la mission. À partir de ces observations, les scientifiques ont déterminé que près de 98 pour cent du gaz dans le panache est de l'eau, environ 1% est de l'hydrogène et le reste est un mélange d'autres molécules, y compris le dioxyde de carbone, méthane et ammoniac.
La mesure a été effectuée à l'aide de l'instrument de spectromètre de masse ionique et neutre (INMS) de Cassini, qui renifle les gaz pour déterminer leur composition. INMS a été conçu pour échantillonner la haute atmosphère de la lune Titan de Saturne. Après la découverte surprenante par Cassini d'un imposant panache d'embruns glacés en 2005, émanant de fissures chaudes près du pôle sud, les scientifiques ont tourné ses détecteurs vers la petite lune.
Ce graphique illustre comment les scientifiques de Cassini pensent que l'eau interagit avec la roche au fond de l'océan de la lune glacée Encelade de Saturne, produire de l'hydrogène gazeux. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Cassini n'a pas été conçu pour détecter des signes de vie dans le panache d'Encelade - en effet, les scientifiques ne savaient pas que le panache existait avant l'arrivée du vaisseau spatial à Saturne.
"Bien que nous ne puissions pas détecter la vie, nous avons découvert qu'il existe une source de nourriture pour cela. Ce serait comme un magasin de bonbons pour les microbes, " dit Hunter Waite, auteur principal de l'étude Cassini.
Les nouvelles découvertes sont une preuve indépendante que l'activité hydrothermale a lieu dans l'océan Encelade. Résultats précédents, publié en mars 2015, l'eau chaude suggérée interagit avec la roche sous la mer ; les nouvelles découvertes appuient cette conclusion et ajoutent que la roche semble réagir chimiquement pour produire de l'hydrogène.
Le document détaillant les nouvelles découvertes du télescope spatial Hubble, publié dans Le Lettres de revues astrophysiques , rapports sur les observations d'Europe à partir de 2016 dans lesquelles un panache de matière probable a été vu éclater de la surface de la lune au même endroit où Hubble a vu des preuves d'un panache en 2014. Ces images renforcent la preuve que les panaches d'Europe pourraient être un phénomène réel, s'embrasant par intermittence dans la même région à la surface de la lune.
Ces images composites montrent un panache de matière suspecté en éruption à deux ans d'intervalle du même endroit sur la lune glacée Europa de Jupiter. Les deux panaches, photographié en lumière UV par Hubble, ont été vus en silhouette alors que la lune passait devant Jupiter. Crédit :NASA/ESA/STScI/USGS
Le panache nouvellement imagé s'élève à environ 100 kilomètres au-dessus de la surface d'Europe, tandis que celui observé en 2014 était estimé à environ 30 miles (50 kilomètres) de haut. Les deux correspondent à l'emplacement d'une région exceptionnellement chaude qui contient des caractéristiques qui semblent être des fissures dans la croûte glacée de la lune, vu à la fin des années 1990 par le vaisseau spatial Galileo de la NASA. Les chercheurs pensent que, comme Encelade, cela pourrait être la preuve d'une éruption d'eau de l'intérieur de la lune.
"Les panaches d'Encelade sont associés à des régions plus chaudes, donc après que Hubble ait imagé cette nouvelle fonctionnalité en forme de panache sur Europa, nous avons regardé cet endroit sur la carte thermique de Galileo. Nous avons découvert que le candidat au panache d'Europe est assis juste sur l'anomalie thermique, " a déclaré William Sparks du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland. Sparks a dirigé les études sur le panache de Hubble en 2014 et 2016.
Les chercheurs disent que si les panaches et le point chaud sont liés, cela pourrait signifier que l'eau évacuée sous la croûte glacée de la lune réchauffe la surface environnante. Une autre idée est que l'eau éjectée par le panache tombe à la surface sous forme de fine brume, changer la structure des grains de surface et leur permettre de retenir la chaleur plus longtemps que le paysage environnant.
Pour les observations de 2014 et 2016, l'équipe a utilisé le spectrographe d'imagerie du télescope spatial (STIS) de Hubble pour repérer les panaches en lumière ultraviolette. Alors qu'Europe passe devant Jupiter, toutes les caractéristiques atmosphériques autour du bord de la lune bloquent une partie de la lumière de Jupiter, permettant à STIS de voir les caractéristiques en silhouette. Sparks et son équipe continuent d'utiliser Hubble pour surveiller Europa à la recherche d'exemples supplémentaires de panaches candidats et espèrent déterminer la fréquence à laquelle ils apparaissent.
L'ovale vert met en évidence les panaches observés par Hubble sur Europe. La zone correspond également à une région chaude à la surface d'Europe. La carte est basée sur les observations du vaisseau spatial Galileo. Crédit :NASA/ESA/STScI/USGS
L'exploration future des mondes océaniques par la NASA est rendue possible par la surveillance par Hubble de l'activité putative du panache d'Europe et l'enquête à long terme de Cassini sur le panache d'Encelade. En particulier, les deux enquêtes jettent les bases de la mission Europa Clipper de la NASA, dont le lancement est prévu dans les années 2020.
"S'il y a des panaches sur Europe, comme nous le soupçonnons maintenant fortement, avec l'Europa Clipper nous serons prêts pour eux, " a déclaré Jim Green, Directeur des sciences planétaires, au siège de la NASA.
L'identification par Hubble d'un site qui semble avoir persisté, L'activité intermittente du panache constitue une cible tentante pour la mission Europa à enquêter avec sa puissante suite d'instruments scientifiques. En outre, certains des co-auteurs de Sparks sur les études Hubble Europa préparent une puissante caméra ultraviolette pour voler sur Europa Clipper qui effectuera des mesures similaires à celles de Hubble, mais de milliers de fois plus près. Et plusieurs membres de l'équipe de Cassini INMS développent une sensibilité exquise, version nouvelle génération de leur instrument pour le vol sur Europa Clipper.
