Les observations micro-ondes de Juno révèlent que la croûte de glace d'Europe atteint 29 km d'épaisseur

Les observations micro-ondes de Juno révèlent l'épaisseur de 18 milles de la croûte glacée d'Europe

Pendant des décennies, les planétologues ont débattu de la nature de l'enveloppe glacée qui recouvre la lune de Jupiter, Europe, un monde longtemps considéré comme l'un des candidats les plus prometteurs pour la vie extraterrestre dans notre système solaire. Le mystère central a tourné autour de l'épaisseur de cette coquille : s'agit-il d'un voile mince et fragile ou d'une barrière massive de plusieurs milles d'épaisseur ? De nouvelles données de la mission Juno de la NASA, publiées dans la revue Nature Astronomy, ont enfin apporté une réponse définitive. En utilisant le radiomètre micro-ondes (MWR) de la sonde spatiale, les chercheurs ont déterminé que la croûte glacée d'Europe mesure en moyenne environ 18 milles (29 kilomètres) d'épaisseur, fournissant une nouvelle contrainte critique pour les modèles d'habitabilité potentielle de la lune.

La découverte fait suite à un survol rapproché audacieux le 29 septembre 2022, lorsque la sonde spatiale Juno, alimentée par l'énergie solaire, est descendue à moins de 220 milles (360 kilomètres) de la surface fracturée d'Europe. Bien que Juno ait été conçue à l'origine pour sonder l'atmosphère profonde de Jupiter, sa suite d'instruments s'est avérée remarquablement polyvalente pour l'étude des lunes joviennes. En « regardant » sous la glace, le MWR a pu faire la distinction entre les hypothèses concurrentes de « coquille mince » et de « coquille épaisse », cette dernière suggérant une barrière beaucoup plus redoutable entre l'extérieur gelé de la lune et son océan d'eau salée caché.

La barrière de 18 milles : cartographie de la coquille glacée

La mesure de 18 milles représente l'épaisseur moyenne de la couche externe froide, rigide et conductrice de la coquille d'Europe. Cette découverte met fin à une controverse scientifique de longue date qui estimait l'épaisseur de la glace entre moins d'un demi-mille et plusieurs dizaines de milles. Steve Levin, scientifique du projet Juno et co-chercheur du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, a noté que le chiffre de 18 milles décrit spécifiquement une composition de glace d'eau pure. Cependant, la structure interne pourrait être encore plus complexe qu'une simple mesure ne le suggère.

« Si une couche convective interne, légèrement plus chaude, existe également, ce qui est possible, l'épaisseur totale de la coquille de glace serait encore plus grande », a expliqué Levin. Inversement, la présence de sels dissous dans la glace — une possibilité suggérée par plusieurs modèles géologiques — pourrait modifier l'estimation. Selon Levin, une quantité modeste de salinité réduirait l'épaisseur calculée d'environ trois milles. Indépendamment de ces fluctuations mineures, les données placent fermement Europe dans la catégorie « coquille épaisse », une réalisation qui a des implications significatives sur la façon dont l'énergie et la matière circulent à l'intérieur de la lune.

Comment le radiomètre micro-ondes voit à travers la glace

La méthodologie employée par l'équipe Juno représente un bond en avant significatif dans la reconnaissance planétaire. Le radiomètre micro-ondes est uniquement équipé pour détecter l'émission thermique provenant de la subsurface de la lune. Contrairement aux caméras optiques qui ne voient que la surface, les micro-ondes peuvent pénétrer la glace solide, avec des longueurs d'onde différentes atteignant des profondeurs différentes. En analysant ces signaux, l'équipe a pu créer un profil thermique de la croûte, distinguant la glace solide des environnements plus chauds et plus riches en liquide qui pourraient se trouver plus profondément.

Opérer dans l'environnement de haute radiation du système jovien présente d'immenses obstacles techniques. Le MWR a dû filtrer un bruit de fond intense tout en capturant des données sur près de la moitié de la surface d'Europe pendant la brève fenêtre de survol. Ce processus a permis à l'équipe non seulement de mesurer la profondeur, mais aussi d'identifier des « diffuseurs » à l'intérieur de la glace. Ces diffuseurs sont de petites irrégularités — fissures, pores et vides — dont le diamètre est estimé à quelques pouces seulement. Les données suggèrent que ces caractéristiques s'étendent à plusieurs centaines de pieds sous la surface, offrant un regard détaillé sur la « croûte supérieure » de ce monde extraterrestre.

Implications pour l'habitabilité et le transport des nutriments

La confirmation d'une coquille de glace épaisse modifie la perspective sur l'habitabilité d'Europe. Pour que la vie existe dans l'océan de subsurface, il doit y avoir un mécanisme pour transporter l'oxygène et les nutriments organiques de la surface — où ils sont produits par le rayonnement — vers l'eau. Une barrière de 18 milles d'épaisseur représente un voyage beaucoup plus long et difficile pour ces éléments essentiels de la vie. Si la glace était mince, les matériaux de surface pourraient facilement pénétrer dans l'océan par le biais de la flexion marémotrice ou de fractures à petite échelle.

Avec une coquille plus épaisse, le transport des nutriments dépend probablement de processus géologiques plus lents et à grande échelle, tels que la convection ou des déplacements tectoniques massifs. Les données du MWR concernant la faible profondeur des fissures et des pores suggèrent que ces caractéristiques ont peu de chances de servir de « routes » directes vers l'océan. Au lieu de cela, l'habitabilité de la lune pourrait dépendre de l'énergie thermique générée par le chauffage par effet de marée — la compression et l'étirement constants d'Europe par l'immense gravité de Jupiter — qui maintient l'état liquide de l'océan et entraîne potentiellement le mouvement de la coquille de glace sur des millions d'années.

La route vers Europa Clipper

Les conclusions de Juno servent de mission de reconnaissance vitale pour la prochaine phase de l'exploration jovienne. La future mission Europa Clipper de la NASA, spécifiquement conçue pour étudier le potentiel de vie de la lune, transportera un radar sophistiqué pénétrant la glace. La base établie par le radiomètre micro-ondes de Juno aidera l'équipe de Clipper à affiner ses instruments et à cibler des régions d'intérêt spécifiques où la glace pourrait être plus mince ou plus active sur le plan géologique.

« L'épaisseur de la coquille de glace et l'existence de fissures ou de pores à l'intérieur de celle-ci font partie du puzzle complexe permettant de comprendre l'habitabilité potentielle d'Europe », a déclaré Scott Bolton, chercheur principal de Juno au Southwest Research Institute (SwRI). En fournissant les premières mesures directes de la profondeur de la coquille, Juno a fait passer Europe d'un monde de modèles théoriques à un monde de paramètres physiques mesurables. Alors que nous nous tournons vers les missions futures, la barrière de 18 milles témoigne de l'ampleur du défi — et de la récompense potentielle — de la recherche de la vie dans les recoins sombres et froids du système solaire externe.

Orientations futures de la recherche sur les mondes glacés

Alors que les scientifiques continuent de traiter la richesse des données issues du survol de 2022, l'attention se porte désormais sur les variations régionales de la coquille de glace. Bien que la moyenne de 18 milles soit désormais une mesure de référence, les chercheurs sont impatients de déterminer si la coquille est significativement plus mince aux pôles de la lune ou dans les zones de « terrain chaotique », où la surface semble avoir fondu et regelé. De telles variations pourraient fournir les « fenêtres » nécessaires aux futurs atterrisseurs pour sonder éventuellement les eaux souterraines.

Le succès du MWR sur Europe ouvre également de nouvelles portes pour l'étude d'autres lunes glacées, telles que Ganymède et Callisto. La technique de radiométrie micro-ondes s'est avérée être un outil robuste pour regarder à l'intérieur des planètes, transformant efficacement une sonde spatiale en une machine à « rayons X » de télédétection. Grâce à cette nouvelle compréhension de la croûte d'Europe, la recherche de la vie dans notre système solaire dispose d'une voie plus claire, bien que plus profonde, pour aller de l'avant.