Sur Europe, une lune de glace de Jupiter, il y a des volcans d'eau. Ils peuvent nous en apprendre davantage sur la présence de la vie dans son océan caché.
La majestueuse planète Jupiter tourne autour de 69 lunes, dont l'une s'appelle Europe. La température à sa surface est de plus de 120 degrés en dessous de zéro. Caché sous sa surface glacée se cache un océan de cent kilomètres de profondeur. Cet océan englobe toute la lune et contient plus d'eau que tous les océans de la Terre. C'est en soi très spécial, mais parce que l'eau liquide est l'une des conditions de la vie, il y a une chance qu'elle existe dans cet océan. Déterminer s'il y a bien des traces de vie est un défi complexe, l'épaisse couche de glace au-dessus de l'océan nous empêche de regarder à l'intérieur. Alors, comment pouvons-nous savoir ce qu'il y a dans cet océan ? Peut-être pourrions-nous percer la glace et explorer l'océan dans un sous-marin, comme le capitaine Nemo à vingt mille lieues sous les mers ? C'est plus facile à dire qu'à faire, surtout quand on sait que la glace fait au moins plusieurs kilomètres d'épaisseur. L'humanité est loin d'être prête pour un tel défi technique. Il existe un autre moyen de se faire une idée du contenu de l'océan, qui est même à notre portée technologique.
Les observations du télescope spatial Hubble indiquent que l'eau s'échappe parfois de l'intérieur de l'Europe, vraisemblablement par des fissures dans la glace. Nous ne pouvons pas déterminer exactement d'où l'eau s'échappe des images de Hubble. Cette eau qui s'échappe forme des panaches d'eau de plus de 100 kilomètres de haut, une sorte de « volcans d'eau » ou de geysers. Traverser un tel panache avec un vaisseau spatial et prélever des échantillons en même temps nous donne un accès direct au contenu de l'océan, sans même avoir à atterrir en surface. La première mission spatiale qui pourrait potentiellement profiter de cette opportunité est le Jupiter Icy moon Explorer (JUICE), un projet de l'Agence spatiale européenne (ESA). Ce vaisseau spatial est actuellement en construction et devrait être lancé en 2022.
Les premiers panaches d'eau n'ont été découverts qu'après que les plans de JUICE aient déjà été décidés. Par conséquent, l'une des questions de recherche sur lesquelles j'ai travaillé pendant mon doctorat est :pouvons-nous utiliser la conception existante de la mission JUICE pour étudier le matériau de ce panache d'eau ?
Selon le calendrier actuel, il y aura deux survols de l'Europe, avec JUICE approchant à environ 400 km de la surface. JUICE a 11 expériences scientifiques à bord, dont l'une consiste en un ensemble de plusieurs détecteurs de particules. Ces instruments détectent les électrons, les ions et les particules neutres à proximité de l'engin spatial et collectent des informations sur leur énergie, leur direction d'origine et leur composition. Ce sont les instruments idéaux pour collecter les particules d'un volcan d'eau en éruption. La question demeure :est-ce faisable, compte tenu de l'altitude de vol de la mission JUICE ? Pouvons-nous collecter suffisamment de particules dans les détecteurs ?
Pour étudier cela, j'ai conçu des simulations informatiques qui étudient comment les particules d'eau du volcan d'eau se déplacent dans l'espace et comment elles peuvent être détectées. Cela a montré qu'ils peuvent se déplacer dans l'espace de deux manières. La plupart se comportent comme des boulets de canon, étant projetés lors de l'éruption puis retombant à la surface d'Europe. Sous l'influence du champ magnétique de Jupiter, une petite partie de celui-ci se comporte de manière très inhabituelle. Les particules ne retombent plus à la surface mais s'éloignent d'Europe par une série de petits sauts. Connaissant les lois physiques derrière ces mouvements, il est possible de simuler le mouvement des particules dans une simulation informatique. De cette façon, nous pouvons calculer si la mission sera capable de détecter suffisamment de particules.
Que nous disent les simulations ? Assez des deux types de particules atteignent le vaisseau spatial JUICE pour permettre la détection. Ce sont de bonnes nouvelles. Par précaution, j'ai également supposé dans les simulations que mille fois moins de matière est libérée lors de l'éruption du volcan d'eau que ce à quoi nous nous attendions sur la base des observations. Cela signifie que nous pouvons détecter les particules d'eau avec une marge très large. Par conséquent, il sera également possible de distinguer des substances autres que l'eau dans le panache d'eau. Ce sont précisément ces substances qui nous diront si l'océan d'Europe est vraiment habitable et s'il contient aussi de la vie. Par exemple, nous pourrions apprendre ce qui suit :dans quelle mesure l'océan européen est-il salé et offre-t-il des opportunités de vie ? Voyons-nous des molécules qui peuvent servir de matières premières pour la vie ? Au mieux, nous trouvons même des molécules dont nous savons qu'elles ne peuvent pas se former dans la nature sans l'aide de la vie.
Nous devrons attendre encore un peu pour la réponse finale. Le lancement de JUICE est prévu pour 2022 et parce que Jupiter n'est pas à côté, l'arrivée n'est pas non plus prévue avant 2030 environ. Je compte déjà à rebours, et vous ?
