Le télescope spatial James Webb de la NASA utilisera ses capacités infrarouges pour étudier les "mondes océaniques" de la lune Europa de Jupiter et de la lune Encelade de Saturne, s'ajoutant aux observations précédemment faites par les orbiteurs Galileo et Cassini de la NASA. Les observations du télescope Webb pourraient également aider à guider les futures missions vers les lunes glacées.

Europa et Encelade figurent sur la liste des cibles du télescope Webb choisies par les observateurs à temps garanti, scientifiques qui ont aidé à développer le télescope et ainsi être parmi les premiers à l'utiliser pour observer l'univers. L'un des objectifs scientifiques du télescope est d'étudier des planètes qui pourraient aider à faire la lumière sur les origines de la vie, mais cela ne signifie pas seulement les exoplanètes; Webb aidera également à percer les mystères encore détenus par les objets de notre propre système solaire (de Mars vers l'extérieur).

Geronimo Villanueva, un scientifique planétaire au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, est le scientifique principal de l'observation d'Europe et d'Encelade par le télescope Webb. Son équipe fait partie d'un effort plus large pour étudier notre système solaire avec le télescope, dirigé par l'astronome Heidi Hammel, le vice-président exécutif de l'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA). La NASA a sélectionné Hammel comme scientifique interdisciplinaire pour Webb en 2002.

D'un intérêt particulier pour les scientifiques sont les panaches d'eau qui percent la surface d'Encelade et d'Europe, et qui contiennent un mélange de vapeur d'eau et de produits chimiques organiques simples. les missions Cassini-Huygens et Galileo de la NASA, et le télescope spatial Hubble de la NASA, des preuves précédemment recueillies que ces jets sont le résultat de processus géologiques chauffant de vastes océans souterrains. "Nous avons choisi ces deux lunes en raison de leur potentiel à présenter des signatures chimiques d'intérêt astrobiologique, " dit Hammel.

Villanueva et son équipe prévoient d'utiliser la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam) pour prendre des images haute résolution d'Europe, qu'ils utiliseront pour étudier sa surface et rechercher des régions de surface chaude indiquant l'activité du panache et les processus géologiques actifs. Une fois qu'ils ont localisé un panache, ils utiliseront le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) et l'instrument infrarouge moyen (MIRI) de Webb pour analyser spectroscopiquement la composition du panache.

Les observations du télescope Webb pourraient être particulièrement révélatrices pour les panaches d'Europe, dont la composition reste en grande partie un mystère. « Sont-elles constituées de glace d'eau ? De la vapeur d'eau chaude est-elle libérée ? Quelle est la température des régions actives et de l'eau émise ? » questionna Villanueva. « Les mesures du télescope Webb nous permettront de répondre à ces questions avec une exactitude et une précision sans précédent. »

Pour Encelade, Villanueva a expliqué que parce que cette lune est près de 10 fois plus petite qu'Europe vue du télescope Webb, l'imagerie à haute résolution de sa surface ne sera pas possible. Cependant, le télescope peut toujours analyser la composition moléculaire des panaches d'Encelade et effectuer une large analyse de ses caractéristiques de surface. Une grande partie du terrain de la lune a déjà été cartographiée par l'orbiteur Cassini de la NASA, qui a passé environ 13 ans à étudier Saturne et ses satellites.

Villanueva a averti que même si lui et son équipe prévoient d'utiliser NIRSpec pour rechercher des signatures organiques (telles que le méthane, méthanol, et éthane) dans les panaches des deux lunes, il n'y a aucune garantie que l'équipe sera en mesure de chronométrer les observations du télescope Webb pour capturer l'une des émissions intermittentes, ni que les émissions auront une composition organique significative. "Nous n'attendons des détections que si les panaches sont particulièrement actifs et s'ils sont riches en matière organique, " a déclaré Villanueva.

Les preuves de vie dans les panaches pourraient s'avérer encore plus insaisissables. Villanueva a expliqué que si le déséquilibre chimique dans les panaches (une abondance ou une rareté inattendue de certains produits chimiques) pourrait être un signe des processus naturels de la vie microbienne, elle pourrait également être causée par des processus géologiques naturels.

Alors que le télescope Webb peut être incapable de déterminer concrètement si les océans souterrains des lunes contiennent de la vie, Villanueva a déclaré qu'il serait en mesure de localiser et de mieux caractériser les régions actives des lunes qui pourraient mériter une étude plus approfondie. Missions futures, comme l'Europa Clipper de la NASA, dont l'objectif premier est de déterminer si Europa est habitable, pourrait utiliser les données de Webb pour se concentrer sur les emplacements de choix pour l'observation.

Le télescope spatial James Webb est le complément scientifique du télescope spatial Hubble de la NASA. Ce sera le télescope spatial le plus puissant jamais construit. Webb est un projet international mené par la NASA avec ses partenaires, ESA (Agence spatiale européenne) et l'Agence spatiale canadienne.