De nouveaux indices sur un geyser de gargouille sur une lune de Jupiter sont de bonnes nouvelles pour une sonde de l'ESA et de la NASA. Car le geyser peut aussi cracher des traces de vie.
Photo :Des geysers font jaillir de l'eau et d'éventuelles traces de vie d'un océan souterrain. Crédit :Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Katrina Jackson
Y a-t-il de la vie ailleurs dans l'univers ? C'est l'une des questions scientifiques ultimes. Il est préférable de rechercher une telle vie dans un endroit où il y a de l'eau (liquide). L'eau est une exigence essentielle pour toutes les formes de vie que nous connaissons. Sur une lune de Jupiter, appelée Europe, il y a plus d'eau que dans les océans de la Terre. Cela fait de l'Europe le meilleur endroit pour découvrir la vie extraterrestre dans notre propre système solaire. L'ESA et la NASA construisent chacune une mission spatiale qui visitera l'Europe. Mais parce que l'eau est recouverte de kilomètres de glace, aucun d'eux ne pourra l'atteindre. En raison des coûts astronomiques, atterrir sur la glace et forer à travers relève de la science-fiction pour le moment.
Europe, la lune de Jupiter, contient plus d'eau liquide que les océans de la Terre.
Pourtant, il y a un moyen d'accéder à cette eau. Par exemple, il semble que l'eau puisse jaillir à travers les fissures de la glace. Cette eau qui s'échappe semble former des geysers de plus de 100 kilomètres de haut qui pourraient également cracher des traces de cette vie possible. Les missions spatiales de l'ESA et de la NASA disposent des instruments nécessaires pour collecter et examiner cette eau. Mais jusqu'à récemment, nous n'avions que des preuves circonstancielles de tels geysers. Nous savons également trop peu de choses sur leur emplacement, leur fréquence d'éruption et leur hauteur. Au cours de ma thèse, j'ai trouvé un nouvel indice dans des données vieilles de vingt ans.
Des preuves indirectes de l'existence des éruptions de geyser ont été recueillies pour la première fois au cours de la dernière décennie, avec des télescopes sur Terre et dans l'espace. Il n'y a pas encore d'images sur lesquelles on puisse voir directement un tel geyser. En raison de la grande distance de l'Europe, il n'est pas facile d'observer un tel geyser. À la recherche de plus d'indices, j'ai creusé dans les données du vaisseau spatial Galileo. Jusqu'à présent, c'est la seule sonde qui a étudié l'Europe de près. Cela s'est produit plusieurs fois entre 1995 et 2003 lorsque cette mission était active autour de Jupiter. Cependant, Galileo a été lancé dans les années 1980 et utilise une technologie encore plus ancienne. Par rapport aux missions spatiales modernes, on peut parler d'« antiquités de l'espace ».
J'ai trouvé des preuves de geysers sur Europe sous la forme d'une disparition non résolue de 20 ans
Pour trouver plus d'indices, j'ai dû résoudre une disparition de 20 ans. Plus précisément, une disparition des protons ultra-rapides (particules plus petites qu'un atome). Le vaisseau spatial Galileo avait découvert que les protons rapides disparaissaient à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la surface d'Europe. Cela s'est produit lors d'un passage en l'an 2000. Ces particules traversent le champ magnétique de Jupiter, qui s'étend bien au-delà de l'orbite d'Europe autour de Jupiter. Le champ magnétique de Jupiter piège les particules, pour ainsi dire :elles peuvent se déplacer à travers lui, mais elles ne peuvent pas simplement s'en échapper. Europa est juste à la distance de Jupiter où ces protons sont omniprésents. Donc, si les particules ne peuvent pas simplement s'échapper du champ, où sont-elles ?
Mes recherches montrent qu'une éruption de geyser peut faire disparaître les protons en les « neutralisant ». Comment ça marche? Lorsque les protons rapides rencontrent les molécules d'eau du geyser, ils volent des électrons à ces molécules d'eau. En conséquence, les protons perdent leur charge électrique. Le proton devient alors "neutre". Les particules neutres ne se soucient plus du champ magnétique de Jupiter et une fois libérées de celui-ci, elles s'éloignent rapidement d'Europe. Avec pour conséquence une disparition des protons. Une disparition peut donc indiquer la présence d'un geyser.
Au cours du passage, des protons ont disparu à plusieurs reprises, ce qui, lors de la mission Galileo, a été attribué au fait que le détecteur regardait directement l'Europe à ces moments précis. Les protons ne viennent pas d'Europe et ne peuvent pas voler à travers l'Europe, donc nous nous attendons à moins quand vous regardez vers l'Europe. En simulant soigneusement le mouvement des protons sur un supercalculateur, nous avons reproduit la disparition observée. Ce n'est pas une mince affaire si l'on considère que ces particules ne se déplacent pas en ligne droite dans l'espace, mais plutôt comme une sorte de spirale. De plus, leur mouvement et la forme de la spirale sont influencés par le champ magnétique de Jupiter et ce champ est perturbé par Europe elle-même. Une panoplie d'effets qu'il faut donc prendre en compte.
Les nouveaux indices sont une bonne nouvelle pour les sondes de l'ESA et de la NASA qui pourraient capturer et étudier l'eau
Certaines disparitions peuvent s'expliquer par le fait qu'Europe était à l'image du détecteur. Il y a une disparition spécifique qu'on ne peut pas expliquer ainsi. C'est-à-dire qu'on assiste à une disparition des protons, à un moment où Europe n'est pas dans le champ de vision du détecteur. Il doit donc y avoir autre chose qui empêche le passage des particules. Selon mes simulations, cette disparition spécifique ne peut s'expliquer que par la présence d'un tel geyser.
La collecte de ces preuves pour les geysers européens est maintenant importante pour préparer les deux futures missions qui auront les outils pour capturer directement l'eau et rechercher des traces de vie. Ce sont :Jupiter Icy moon Explorer (JUICE), un projet de l'Agence spatiale européenne (ESA) et Europa Clipper de la NASA. JUICE est actuellement en construction et devrait être lancé en 2022 et arriver en 2029. Le lancement d'Europa Clipper est indécis, mais Clipper pourrait arriver plus tôt. Nous ferons de notre mieux pour nous préparer d'ici là. Un travail de détective scientifique nous amène un peu plus loin.
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