Comme le glacial, Europe, lune remplie d'océans, est en orbite autour de Jupiter, il résiste à un martèlement incessant de rayonnement. Jupiter zappe nuit et jour la surface d'Europe avec des électrons et d'autres particules, le baignant dans un rayonnement de haute énergie. Mais alors que ces particules martèlent la surface de la lune, ils peuvent aussi faire quelque chose d'un autre monde :faire briller Europa dans le noir.

De nouvelles recherches menées par des scientifiques du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud détaillent pour la première fois à quoi ressemblerait la lueur, et ce que cela pourrait révéler sur la composition de la glace à la surface d'Europe. Différents composés salés réagissent différemment au rayonnement et émettent leur propre lueur unique. A l'oeil nu, cette lueur semblerait parfois légèrement verte, parfois légèrement bleu ou blanc et avec des degrés de luminosité variables, selon le matériau dont il s'agit.

Les scientifiques utilisent un spectromètre pour séparer la lumière en longueurs d'onde et connecter les "signatures distinctes, " ou des spectres, à différentes compositions de glace. La plupart des observations à l'aide d'un spectromètre sur une lune comme Europe sont prises en utilisant la lumière solaire réfléchie du côté jour de la lune, mais ces nouveaux résultats éclairent à quoi ressemblerait Europa dans le noir.

"Nous avons pu prédire que cette lueur de glace nocturne pourrait fournir des informations supplémentaires sur la composition de la surface d'Europe. La façon dont cette composition varie pourrait nous donner des indices sur la question de savoir si Europa abrite des conditions propices à la vie, " a déclaré Murthy Gudipati du JPL, auteur principal de l'ouvrage publié le 9 novembre dans Astronomie de la nature .

C'est parce qu'Europe détient un énorme, océan intérieur global qui pourrait s'infiltrer à la surface à travers l'épaisse croûte de glace de la lune. En analysant la surface, les scientifiques peuvent en apprendre davantage sur ce qui se cache en dessous.

Faire briller une lumière

Les scientifiques ont déduit d'observations antérieures que la surface d'Europe pourrait être constituée d'un mélange de glace et de sels communément connus sur Terre, tels que le sulfate de magnésium (sel d'Epsom) et le chlorure de sodium (sel de table). La nouvelle recherche montre que l'incorporation de ces sels dans la glace d'eau dans des conditions similaires à celles d'Europe et son explosion de rayonnement produit une lueur.

Ce n'était pas une surprise. Il est facile d'imaginer une surface irradiée incandescente. Les scientifiques savent que la brillance est causée par des électrons énergétiques pénétrant la surface, dynamiser les molécules en dessous. Lorsque ces molécules se détendent, ils libèrent de l'énergie sous forme de lumière visible.

"Mais nous n'avons jamais imaginé que nous verrions ce que nous avons fini par voir, " a déclaré Bryana Henderson du JPL, qui a co-écrit la recherche. "Quand nous avons essayé de nouvelles compositions de glace, la lueur avait l'air différente. Et nous l'avons tous regardé pendant un moment puis nous avons dit, 'C'est nouveau, droit? C'est définitivement une lueur différente ?' Nous avons donc pointé un spectromètre dessus, et chaque type de glace avait un spectre différent."

Pour étudier une maquette de laboratoire de la surface d'Europe, l'équipe du JPL a construit un instrument unique appelé Ice Chamber for Europa's High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART). Ils ont emmené ICE-HEART dans une installation de faisceaux d'électrons à haute énergie à Gaithersburg, Maryland, et a commencé les expériences avec une étude entièrement différente en tête :voir comment la matière organique sous la glace d'Europe réagirait aux explosions de rayonnement.

Ils ne s'attendaient pas à voir des variations dans la lueur elle-même liées à différentes compositions de glace. C'était, comme les auteurs l'appelaient, un heureux hasard.

« Voir la saumure de chlorure de sodium avec un niveau de lueur nettement inférieur a été le moment« aha » qui a changé le cours de la recherche, " a déclaré Fred Bateman, co-auteur de l'article. Il a aidé à mener l'expérience et a fourni des faisceaux de rayonnement aux échantillons de glace au Medical Industrial Radiation Facility du National Institute of Standards and Technology du Maryland.

Une lune visible dans un ciel sombre peut ne pas sembler inhabituelle; nous voyons notre propre Lune parce qu'elle reflète la lumière du soleil. Mais la lueur d'Europe est causée par un tout autre mécanisme, disaient les scientifiques. Imaginez une lune qui brille continuellement, même sur son côté nuit, le côté opposé au Soleil.

"Si Europe n'était pas sous ce rayonnement, il ressemblerait à la façon dont notre lune nous regarde - sombre du côté ombragé, " dit Gudipati. " Mais parce qu'il est bombardé par le rayonnement de Jupiter, il brille dans le noir."

Lancement prévu au milieu des années 2020, La prochaine mission phare de la NASA, Europa Clipper, observera la surface de la lune lors de plusieurs survols en orbite autour de Jupiter. Les scientifiques de la mission examinent les conclusions des auteurs pour évaluer si une lueur serait détectable par les instruments scientifiques du vaisseau spatial. Il est possible que les informations recueillies par le vaisseau spatial soient mises en correspondance avec les mesures de la nouvelle recherche pour identifier les composants salés à la surface de la lune ou affiner ce qu'ils pourraient être.

"Ce n'est pas souvent que vous êtes dans un laboratoire et dites, 'Nous pourrions trouver ceci quand nous y arriverons, « », a déclaré Gudipati. « Habituellement, c'est l'inverse – vous y allez et trouvez quelque chose et essayez de l'expliquer dans le laboratoire. Mais notre prédiction revient à une simple observation, et c'est ce qu'est la science."

Des missions telles qu'Europa Clipper contribuent au domaine de l'astrobiologie, la recherche interdisciplinaire sur les variables et les conditions des mondes lointains qui pourraient abriter la vie telle que nous la connaissons. Bien qu'Europa Clipper ne soit pas une mission de détection de vie, il effectuera une reconnaissance détaillée d'Europe et étudiera si la lune glacée, avec son océan souterrain, a la capacité de supporter la vie. Comprendre l'habitabilité d'Europe aidera les scientifiques à mieux comprendre comment la vie s'est développée sur Terre et le potentiel de trouver de la vie au-delà de notre planète.