Europe, le quatrième plus grand satellite de Jupiter, intéresse grandement les astronomesastronomes. Le plus petit des satellites galiléens semble en effet abriter un océan d'eau sous la surface, ce qui en fait un objet d'étude des plus importants pour la recherche d'une éventuelle forme de vie extraterrestre. Comme nous vous le rapportions dans les articles ci-dessous, des panaches de vapeur d'eau, similaires à ceux observés sur Encelade, semblent s'échapper d'Europe, probablement causés par des cryogeysers en éruption.

De la vapeur d'eau, mais sur un seul hémisphère

Le satellite Europe est ainsi connu pour être entouré d'une fine atmosphèreatmosphère de dioxygène et de vapeur d'eau, même si la pression à sa surface n'est qu'un milliardième de la pression à la surface de la Terre.

Des observations des lunes glacées de JupiterJupiter dans l'ultraviolet lointain, obtenues grâce au télescope spatial Hubble, ont été utilisées dans le passé pour détecter leurs atmosphères d'oxygène. La réanalyse d'images et de spectres de Ganymède, le plus gros satellite naturel de Jupiter et de tout le Système solaireSystème solaire, a récemment montré que les mêmes observations contiennent également des informations selon lesquelles la vapeur d'eau est abondante dans son atmosphère en plus de l'oxygène. En utilisant la même analyse pour Europe, Lorenz Roth, de l'École royale polytechnique (KTH) à Stockholm (Suède), y a trouvé également une atmosphère de vapeur d'eau, mais uniquement au-dessus de l'hémisphère arrière de la lune (l'hémisphère qui est dosdos à son mouvementmouvement orbital).

Vue d'artiste de la sonde Juice. © ESA, Nasa, DLR, JPL, University of Arizona, University of Leicester.

La vapeur d'eau n'a pas été vue directement, mais plutôt l'empreinte spectrale ultraviolette de l'oxygène a été mesurée par Hubble. Comme l'explique Lorenz Roth dans son article, des études antérieures de l'intensité des émissionsémissions de l'oxygène à 135,6 et 130,4 nanomètresnanomètres ont révélé du dioxygène dans l'atmosphère d'Europe. Ici, il a étudié les changements relatifs des deux émissions d'oxygène et le profil radial des émissions à travers le disque ensoleillé dans des observations du télescope spatial Hubble prises en 1999, 2012, 2014 et 2015, alors que la lune était à différentes positions orbitalesorbitales. Les observations impliquent une abondance de vapeur d'eau stable dans la partie centrale de l'hémisphère arrière éclairé par le SoleilSoleil, avec un rapport H₂O/O₂ de 12 à 22. Cela signifie que la vapeur d'eau est constamment reconstituée dans cet hémisphère. En revanche, sur l'hémisphère avant, les émissions sont compatibles avec une atmosphère de dioxygène pur.

Un sujet d'étude prometteur pour les missions à venir

Contrairement aux geysersgeysers, cette vapeur d'eau ne vient pas de l'intérieur d'Europe, mais plutôt de la sublimationsublimation de la glace de surface par la lumièrelumière solaire.

Illustration de la sonde Europa Clipper. © Nasa

Cette détection ouvre la voie à des études approfondies d'Europe lors de futures missions spatiales, dont Jupiter Icy Moons Explorer (JuiceJuice), sonde de l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne dont le lancement est prévu en août ou septembre 2022, et sa consœur américaine Europa Clipper, qui devrait pour sa part décoller en octobre 2024. Comprendre la formation et l'évolution de Jupiter et de ses lunes aide également les astronomes à mieux comprendre les planètes semblables à Jupiter autour d'autres étoilesétoiles.

Nouveaux indices que de l'eau jaillit de la surface d'Europe, lune de Jupiter

La surface glacée d'Europe, l'une des principales lunes de Jupiter, est épaisse de plusieurs kilomètres. En dessous, un océan d'eau. Depuis longtemps, les chercheurs soupçonnent que des panaches d'eau puissent s'en échapper. Sans pouvoir solidement le démontrer. Mais de nouveaux indices viennent d'être découverts dans d'anciennes données de la sonde GalileoGalileo.

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer paru le 16/05/2020

Des panaches jaillissent parfois de la surface d'EnceladeEncelade, l'une des principales lunes de SaturneSaturne. La mission Cassini en a pris des images saisissantes. Les astronomes imaginent qu'un phénomène similaire peut se produire du côté d'Europe, la lune de Jupiter. Que des panaches d'eau peuvent jaillir de l'océan prisonnier de l'immense banquisebanquise glacée qui recouvre sa surface. Mais il leur manque toujours des preuves réellement solidessolides.

Plusieurs équipes de chercheurs ont avancé des indices indépendants. Lors d'un survolsurvol d'Europe par la sonde Galileo il y a 20 ans, le magnétomètremagnétomètre a par exemple montré des écarts dans le champ magnétiquechamp magnétique de Jupiter. Des écarts qui pourraient être dus à l'occurrence de tels panaches. Plus récemment -- voir article ci-dessous --, l'observation de vapeur d’eau sur la lune de la planète géanteplanète géante semblait aussi confirmer indirectement l'existence de ces panaches.

Cette fois, des chercheurs de l’Agence spatiale européenne, l'ESA, ont travaillé sur d'autres données envoyées par la sonde Galileo : celles du détecteur de particules énergétiques (EPD). L'instrument a, entre autres, enregistré la distribution des protonsprotons de haute énergieénergie piégés dans le champ magnétique de Jupiter. Europe orbitant autour de la planète géante à l'intérieur de ce champ magnétique 20 fois plus fort que celui de la Terre, les chercheurs pensaient observer, près de la lune, un certain nombre de ces protons. Cela n'a pas tout à fait été le cas.

En 2013, le télescope spatial Hubble découvrait des panaches de vapeur d’eau du côté du pôle sud d’Europe, l’une des principales lunes de Jupiter. Ici, une vue d’artiste combinant les images dans le domaine des ultraviolets de Hubble et des images dans le domaine du visible. © M. Kornmesser, Nasa, ESA

Une confirmation attendue de la mission Juice

Les astronomes ont d'abord pensé qu'Europe avait malencontreusement obstrué la détection de ces protons par l'instrument. Mais les chercheurs de l'ESA ont analysé la situation à l'aide de simulations informatiques. Ils ont modélisé le mouvement des protons de haute énergie pendant le survol de Galileo. Leur objectif : reproduire les données enregistrées par l'EPD.

Et ils n'ont obtenu de résultat probant que dans l'hypothèse où un panache d'eau projeté vers l'espace était impliqué. Ce panache aurait en effet perturbé la mince atmosphère d'Europe et les champs magnétiques de la région. Ce faisant, il aurait modifié le comportement et la prévalenceprévalence des protons à haute énergie sur la zone. Mais les chercheurs reconnaissent que de grandes incertitudes demeurent quant à ces conclusions.

Pour en avoir le cœur net, il faudra peut-être attendre 2022 et le départ d'une nouvelle mission en direction de Jupiter et de ses lunes. La mission Juice arrivera sur place en 2029. Elle sera équipée d'instruments qui lui permettront non seulement de détecter des panaches d'eau à distance, mais aussi d'échantillonner les particules qu'ils contiennent. Des données qui informeront les chercheurs sur l'habitabilité de l'océan caché d'Europe.

C'est confirmé : de la vapeur d'eau jaillit d'Europe, une lune potentiellement habitable

Pour la première fois, de l'eau à l'état de vapeur a été détectée autour d'Europe, la lune glacée de Jupiter avec un océan global recouvert d'une banquise. Cette vapeur ne semble pouvoir exister qu'en raison de la présence de geysers.

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco paru le 21/11/2019

Une vue d'artiste des geysers sur Europe. On voit aussi, en orange, la lune volcanique de Jupiter, Io, et en noir sur la géante gazeuse, son ombre. © Nasa, Esa et G. Bacon (STScI)

Il y a 410 ans, en mars 1610, Galilée réalisa que les points lumineux en mouvement qu'il avait découverts autour de Jupiter, quelques mois auparavant avec sa lunette astronomique, devaient être les équivalents de notre Lune pour la Terre. Ces mondes, couramment appelés des lunes galiléennes, avaient été découverts indépendamment, au même moment, par l'astronome allemand Simon Marius. Il leur a donné leurs noms actuels, dérivés des amantes de Zeus, à la suggestion de Johannes Kepler. Il s'agit donc de IoIo, Europe, GanymèdeGanymède et CallistoCallisto dans l'ordre de la distance croissante à Jupiter.

Io fascine par ses éruptions volcaniques mais pour Europe, c'est sa banquise qui a été observée de près pour la première fois il y a 40 ans, le 9 juillet 1979, par la sonde Voyager 2Voyager 2. Depuis lors, les observations s'accumulent à son sujet et les spéculations aussi en ce qui concerne l'existence de formes de vie dans un océan d'eau liquideliquide sous cette banquise. On peut penser en effet que, tout comme dans le cas d'Io, les forces de maréeforces de marée de Jupiter et des autres lunes galiléennes y provoquent des dégagements de chaleurchaleur à l'origine d'un volcanismevolcanisme important. Au fond de l'océan global d'Europe, il pourrait donc y avoir des sources chaudessources chaudes hydrothermales similaires à celles que l'on connaît sur Terre avec des oasis de vie. D'ailleurs, la vie sur la Planète bleue a peut-être fait son apparition dans de telles sources.

Depuis quelques années, comme le montrent les précédents articles de Futura sur Europe, que l'on peut lire ci-dessous, on a de plus en plus de raisons de penser que des geysers sont occasionnellement en activité sur Europe. Aujourd'hui, une équipe internationale d'astronomes vient de publier dans le journal Nature Astronomy un article qui semble confirmer indirectement leur existence puisqu'il s'agit de la première mesure directe de présence de vapeur d'eau autour d'Europe.

Des geysers à la portée d'Europa Clipper

La glace de la banquise de la lune de Jupiter ne devrait pas se sublimer dans les conditions de pression et de température où elle existe. Nous avons aussi des arguments pour dire que les moléculesmolécules d'eau détectées ne sont pas le produit de l'intense bombardement de radiation à la surface d'Europe. La vapeur d'eau ne devrait donc pouvoir venir que de geysers.

On peut bien sûr être étonné d'une détection aussi tardive de molécules aussi ordinaires que H₂O à l'état de vapeur autour d'Europe. En fait, déjà en 2013, le télescope spatial Hubble avait permis de détecter les éléments chimiqueséléments chimiques hydrogènehydrogène (H) et oxygène (O) dans des configurations semblables à des panaches s'élevant d'Europe. Mais il a fallu attendre les observations faites dans le domaine infrarougeinfrarouge depuis le sol à Hawaï pour obtenir la preuve de l'existence de molécules d'eau.

Elles ont été faites à l'aide du Near-Infrared Spectrograph (NIRSPECNIRSPEC) équipant le fameux Observatoire W. M. KeckKeck situé à une altitude de 4.145 mètres sur le mont Mauna Kea de l'île d'Hawaï. Mais la preuve elle-même a nécessité un savant traitement des données pour filtrer des effets parasitesparasites dus à l'atmosphère terrestre et mettre en évidence les raies spectralesraies spectrales de la molécule H₂O. Ces raies n'ont été détectées qu'au cours d'une seule des 17 campagnes d'observations menées entre 2016 et 2017. À ce moment-là, il semble qu'Europe ait éjecté 2.360 kilogrammeskilogrammes d'eau par seconde, de quoi remplir une piscine de taille olympique en quelques minutes.

On attend donc avec impatience le lancement au cours des années 2020 de la mission Europa Clipper qui devrait réaliser une quarantaine de survols d'Europe, à des distances variant entre 2.700 et 25 kilomètres de sa surface. La sonde est équipée d'instruments qui lui permettront d'analyser la composition des panaches de vapeur d'eau d'Europe, en quête de trace indirecte de la Vie. Une mission encore plus ambitieuse est envisagée conjointement par la Nasa et l’ESA, avec un atterrisseur qui, lui, pourrait partir dans le courant de la décennie 2030.

Geysers d'Europe : repérés il y a vingt ans par Galileo mais découverts aujourd'hui...

Article de Laurent Sacco publié le 22/05/2018

Les archives des données collectées par la sonde Galileo lors d'un de ses survols d'Europe, la plus grosse lune de Jupiter, contenaient un trésor caché. Analysées à l'aide de simulations numériquessimulations numériques modernes, ces données confirment la présence de geysers il y a presque vingt ans, dans la région où Hubble les avait ensuite suspectés en 2012.

La vie existe-t-elle ailleurs que sur Terre dans l'UniversUnivers ? C'est une des rares questions philosophiques et scientifiques profondes à laquelle l'humanité a de bonnes chances de pouvoir répondre au cours du XXI^e siècle. On a d'abord pensé que la réponse viendrait de l'exploration de Mars mais il semble désormais plus probable qu'elle viendra de l'étude des lunes glacées possédant un océan sous une banquise dans le Système solaire. L'exobiologieexobiologie devrait donc peut-être définitivement acquérir ses lettres de noblesse via l'exploration d'Europe autour de Jupiter et d'Encelade autour de Saturne.

Pour différentes raisons physico-chimiques, l'eau liquide semble indispensable pour l'apparition et le développement de la vie et il existe visiblement de sources d'énergie à l'intérieur d'Europe et de Jupiter qui maintiennent liquide l'eau de cette lune. Elles pourraient servir également à des organismes vivant grâce à l'énergie, non pas de la photosynthèsephotosynthèse mais d'une chimiosynthèsechimiosynthèse comparable à celle exploitée sur Terre dans les abysses autour des sources hydrothermalessources hydrothermales.

Europa Clipper cherchera des signatures de la vie dans l'océan d'Europe

On pourrait croire que ces formes de vie soient à tout jamais hors de portée de la curiosité d'Homo sapiensHomo sapiens, protégées de ses investigations par des kilomètres de banquise, mais la Nature n'est peut-être pas si cruelle car des geysers existent sur Encelade et très probablement aussi sur Europe. Les panaches d'eau crachés pourraient contenir des micro-organismesmicro-organismes ou pour le moins des biosignatures que des sondes pourraient détecter en les traversant.

À cet égard, les espoirs sont sans doute grandissants pour les planétologues et les exobiologistes depuis que des indications de plus en plus convaincantes de l'existence de geysers sur Europe. Elles sont d'abord venues des observations du télescope Hubble en 2012 mais elles sortent aujourd'hui de nouvelles analyses de données recueillies par la sonde Galileo lors d'un survol rapproché d'Europe réalisée en 1997. C'est ce que vient de révéler une équipe de chercheurs états-uniens menée par Xianzhe Jia, de l'université du Michigan à Ann Arbor, dans un article de Nature Astronomy.

Or, la nouvelle est aujourd'hui précieuse car la NasaNasa prépare une mission spécialement dédiée à la lune glacée de Jupiter : Europa Clipper (voir la vidéo ci-dessus).

Illustration de l'artiste de Jupiter et Europa (au premier plan) avec le vaisseau spatial Galileo après son passage à travers un panache émergeant de la surface de l'Europe. Une nouvelle simulation informatique donne une idée de la façon dont le champ magnétique interagit avec un panache. Les lignes de champ magnétique (en bleu) montrent comment le panache interagit avec le flux ambiant du plasma jovien. Les couleurs rouges sur les lignes montrent des zones de plasma plus denses. © Nasa, JPL-Caltech, Univ. of Michigan

Des geysers trahis par le champ magnétique mesuré par la sonde Galileo

Xianzhe Jia, un spécialiste des plasmas et des champs magnétiques du Système solaire et membre de l'équipe chargée des instruments d'Europa Clipper, avait été intrigué par une présentation des observations d'Europe par le télescope Hubble, donnée par l'astronome Melissa McGrath de l'institut Seti, également membre de la mission Europa Clippermission Europa Clipper. La chercheuse avait mentionné que la sonde Galileo était passée à environ 200 km au-dessus de la région d'où semblaient s'élever des panaches.

Jia et ses collègues ont cherché si la sonde n'avait pas détecté quelque chose de particulier dans le champ magnétique d'Europe à ce moment-là. Leur idée était de trouver dans les données archivées un signal analogue à celui détecté par la sonde Cassini lorsqu'elle est passée tout près des geysers d’Encelade (qu'elle a traversés ensuite). Un tel panache modifie en effet le champ à cause de l'ionisationionisation d'une partie de ses atomesatomes. Bonne pioche : ce fut le cas. Il restait cependant à démontrer, de façon convaincante et solide, que ce signal s'explique bien par la présence de geysers.

Les chercheurs ont alors pu réussi ce que leurs collègues des années 1990 ne pouvaient pas faire, limités qu'ils étaient par la technologie de l'époque : produire une simulation numérique en 3D suffisamment fidèle des interactions d'un plasma avec les corps du Système solaire. Ici, en l'occurrence, les modifications de la magnétosphèremagnétosphère d'Europe causées par l'émission de geysers. Alimentée par les données de Hubble sur la dimension des panaches de ces geysers supposés, la simulation a effectivement montré des ondes dans le plasma autour d'Europe, produisant exactement les modifications du champ magnétique observées par Galileo.

Voilà de quoi motiver une préparation encore plus fine de la mission Europa Clipper dans le but de détecter des biosignatures lors d'un des 40 à 45 survols prévus, en particulier à travers des panaches.

La Nasa aurait détecté des geysers sur Europe, cette lune de Jupite

Article de Laurent Sacco publié le 27/09/2016

La Nasa a présenté une conférence de presse ce lundi 26 septembre 2016 avec d'étonnantes images d'Europe, la lune glacée de Jupiter, prises par Hubble. Comme on s'en doutait, ces images sont compatibles avec l'hypothèse d'une reprise de l'activité de geysers déjà probablement observés par le télescope en 2012. Ces panaches ramènent peut-être en surface des formes de vies qui pourraient exister dans l'océan d'Europe.

Comme l'explique la vidéo ci-dessous mise en ligne par la Nasa, en 2012, des astrophysiciensastrophysiciens avaient découvert de façon indirecte ce qui semblait bien être des geysers au-dessus du pôle sud d'Europe, la lune glacée de Jupiter. En utilisant une technique similaire à celle mise en œuvre pour détecter et analyser les atmosphères des exoplanètesexoplanètes avec le télescope Hubble, une nouvelle équipe de chercheurs pense avoir elle-aussi obtenu des indications en faveur de l'existence de ces geysers.

En effet, à l'occasion d'un transittransit devant Jupiter, ils ont cherché à mettre en évidence une atmosphère autour d'Europe en mesurant et caractérisant une possible absorptionabsorption de la lumière ultraviolette réfléchie par Jupiter, car passant à travers cette atmosphère si elle était bien présente. Des panaches transitoires semblent bel et bien avoir été détectés à trois reprises sur une période de 15 mois (à l'occasion de 10 campagnes d'observations), s'élevant à des hauteurs comparables à celles mesurées en 2012 et surtout en provenance des mêmes régions sur la surface d'Europe. Les quantités de matièrematière éjectées sont aussi remarquablement similaires. Deux techniques différentes ont donc conduit aux mêmes conclusions, ce qui est très encourageant.

Une vue d'artiste du cryovolcanisme sur Europe avec une banquise épaisse de quelques kilomètres. La croûte superficielle de la banquise a subie le bombardement des rayons cosmiques ce qui a fait changer sa couleur. En arrière plan Io est en éruption au voisinage de Jupiter, crachant des matériaux soufrés. © Nasa, JPL CalTech

Ces observations restent toutefois encore à confirmer et à consolider, notamment dans l'infrarouge avec le télescope spatial James Webb qui sera lancé en 2018. Mais s'il s'agit bien de geysers, la découverte est très importante pour les exobiologistes. On ne connaît pas très bien l'épaisseur de la banquise qui recouvre l'océan d'Europe. Elle pourrait être de 100 kilomètres ou beaucoup moins. Dans le pire des cas, de tels geysers constitueraient des sondages naturels mettant à notre portée des échantillons de l'eau de cet océan. Des sondes robotisées capables d'analyser ces panaches, et même des petits blocs de glace en orbiteorbite autour d'Io qui en seraient issus, pourraient donc nous permettre d'y découvrir des preuves incontestables de la présence de la Vie dans l'océan d'Europe.

Un article au sujet de cette possible découverte sera publié dans Astrophysical Journal.

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Article initial de Laurent Sacco, paru le 23/09/2016

Au cours du mois de décembre 2012, le télescope spatial Hubble a détecté deux immenses panaches de vapeur d'eau, de 200 km de hauteur, s'élevant de l'hémisphère sudhémisphère sud d'Europe. La banquise glacée recouvrant cette célèbre lune de Jupiter dissimule en effet un important océan qui contient probablement davantage d'eau liquide que ceux de la Terre.

Cet océan est chauffé par des forces de marée similaires à celles qui font de Io un enfer volcanique. Ces panaches en proviennent vraisemblablement, à moins qu'ils ne trouvent leurs sources dans des poches d'eau enfermées dans cette banquise.

Les exobiologistes ont bien sûr spéculé sur l'existence de formes de vie dans l'océan d'Europe, et qui seraient peut-être apparues, comme sur Terre, au voisinage de sources hydrothermales. La « hard science-fiction » s'est emparée avec bonheur de l'idée et la découverte de 2012 ne peut que faire penser à 2010 : Odyssée 2, l'un des romans mythiques d'Arthur Clarke.

L'excitation grandit à nouveau. Le lundi 26 septembre 2016, vers 20 h en heure française, la Nasa tiendra une conférence de presse consacrée à la découverte d'une étonnante activité sur la surface d'Europe qu'a détectée Hubble.

Le communiqué précise que cette activité pourrait concerner l'océan d'Europe, mais de quel point de vue ? On peut raisonnablement parier qu'il s'agit très probablement, à nouveau, de geysers dont l'activité aurait repris. En ce qui concerne la preuve de l'existence de la vie sur Europe, et malgré la mission Juice, il va falloir encore se limiter à rêver, par exemple avec le film Europa Report, sorti en 2013.