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Jupiter, le Maître des dieux Europe : lisse et glacée (V) Situé à une distance de 670900 km de Jupiter, la taille d'Europe est approximativement égale à celle de la Lune, avec un diamètre de 3138 km, soit le quart de celui de la Terre. Sa température avoisine -145°C et est trop froide en surface pour abriter une forme de vie. D'une densité moyenne de 3.0, Europe est constituée de glace d'eau et de matière plus dense. Son noyau serait composé de fer et de nickel, entouré d'un manteau rocheux de silicate. Cette couche de roche semble être recouverte d'une couche d'eau sous forme glacée ou liquide de 50 km d'épaisseur que recouvre une écorce lisse et glacée épaisse de 5 à 10 km. Sa surface est la plus curieuse des satellites de Jupiter et mérite quelques instants d'attention. Différente de celle de Callisto et de Ganymède, elle est striée de fines fractures qui s'étendent sur plusieurs centaines de kilomètres, d’une largeur comprise entre 15 et 40 km mais dont la profondeur n'excède pas 100 m.
Europe ne présente pratiquement pas de cratères d'impacts ni aucune formation verticale, mis à part 3 cirques d'environ 20 km de diamètre. Si cela est surprenant, une explication tient compte des effets liés aux marées gravitationnelles. L'influence des satellites voisins entraînerait une fusion régulière de la glace, noyant et nivelant tous les accidents du relief. Plus étonnant, l'analyse de la surface d'Europe et sa comparaison avec la banquise terrestre (zone de mer gelée sur 1 à 2 m d'épaisseur) et les régions polaires suggèrent que sous sa croûte glacée il pourrait exister un océan, les frictions provoquées par les effets des marées empêchant l'eau de se solidifier. On a estimé que son volume pourrait être est deux fois supérieur à celui des océans terrestres. On pense que si le Soleil venait à s'étendre et réchauffer les planètes et leurs satellites comme il le fera d'ici quelques milliards d'années (phase de géante rouge), l'eau glacée actuellement prisonnière du froid d'Europe pourrait à nouveau fondre et former un véritable monde océanique.
Selon les analyses des mesures spectrométriques réalisées dans le proche infrarouge (NIMS) par la sonde Galileo en 1998, les zones et les lignes de fractures sombres sont consituées de glace et "de quelque chose d'autre" comme le dit le planétologue Thomas McCord de l'Institut d'Hawaii. Le but des futures recherches consiste justement à savoir quelle est la composition de cette autre substance. Dès 1998, dans le magazine "Science" (vol.280, p1242-1245), McCord et son équipe ont suggéré que la matière sombre était probalement constituée de dépôts de matière minérale salée telles que des sulfates et des carbonates. Ils pensent que ces minéraux se sont formés à une époque où l'eau de l'océan d'Europe produisait des éruptions en surface, l'eau s'évaporant ensuite, laissant derrière elle des dépôts de sels. Aujourd'hui, les chercheurs espèrent beaucoup d'une nouvelle mission d'exploration d'Europe afin de déterminer la composition chimique de l'éventuel océan caché sous sa surface et évaluer la probabilité que la vie ait pu s'y développer. A lire : La vie sur les astres glacés du système solaire
Europe est la seule lune du système solaire à disposer d’une atmosphère extrêmement tenue d’oxygène moléculaire[4], celle de Ganymède n'étant pas confirmée. Seules Mars et Vénus sont les deux autres planètes en dehors de la Terre où nous avons trouvé des traces de molécules d’oxygène dans l’atmosphère. Découverte en 1995 grâce au Télescope Spatial Hubble, l’atmosphère d’oxygène d’Europe est si tenue que sa pression n’atteint que le cent milliardième de celle de la Terre. Selon Doyle Hall de l’Institut Johns Hopkins, si tout l’oxygène présent sur Europe était comprimé jusqu’à la pression d’un bar (pression terrestre), il n’occuperait qu’une douzaine de stades de football. La découverte fut confirmé en 1997 par la sonde Galileo à la faveur de plusieurs occulations de la sonde spatiale par Europe. Les signaux radios reçus par le réseau du DSN ont en effet été réfractés par une couche de particules chargées, ce qui permettait d'inférer la présence d'une ionosphère. Sa densité représente moins de 10000 électrons/cm3, beaucoup plus faible que celle de Jupiter (20000-250000 électrons/cm3). Cette ionosphère suggéra fortement l'existence d'une atmosphère, confirmant ainsi les observations du Télescope Spatial Hubble. Cet oxygène est produit par une activité non biologique. La surface glacée d’Europe est exposée à la lumière du Soleil et est percutée en permanence par de la poussière et des particules chargées piégées par l’intense champ magnétique de Jupiter. C’est la combinaison de ces différents effets qui force l’eau glacée de la surface à produire de la vapeur d’eau en même temps que des molécules d’eau volatiles. Lorsque le dégazage se produit, il déclenche une série de réactions chimiques qui finissent par dissocier l’eau en hydrogène et oxygène moléculaire. Vu son faible poids atomique et la faible gravité à la surface d'Europe (0.135 g), l’hydrogène s’évade dans l’espace mais l’oxygène, seize fois plus lourd, s’accumule dans l’atmosphère et pourrait même s’étendre jusqu’à 200 km au-dessus de la surface. Ce gaz se dissipe graduellement dans l’espace et doit être continuellement remplacé. Enfin Europe est le seul satellite à présenter une activité magnétique, présentant un potentiel de 500000 volts plus élevé que le milieu environnant.
Sur base des connaissances que nous ont apporté les sondes spatiales Voyager 1, 2 et Galileo, l'Académie Nationale des Sciences américaine a proposé de lancer une nouvelle mission spatiale vers Europe. Les responsables du projet "Decadal Study" du National Research Council jugent le projet de la plus haute priorité scientifique. Mais à l'heure actuelle aucune mission n'est encore planifiée. Aussi, en 2005 la Planetary Society a lancé une campagne internationale baptisée Explore Europa Campaign. Elle espère ainsi convaincre toutes les agences spatiales de s'unir dans un effort commun pour envoyer une sonde spatiale explorer ce monde très mystérieux. Aujourd'hui plusieurs projets ont été proposés : une mission orbitale (Orbiter), une mission d'analyse océanique (Ocean Explorer), un atterrissage (Lander), une mission de plongée sous-marine (Icepick) et une mission "explosive" (Ice clipper). L'avenir reste passionnant. Rendez-vous bientôt au JPL ! Ganymède : un visage aux multiples facettes C'est le plus volumineux des satellites du système solaire, avec un diamètre de 5262 km. Il brille à la magnitude 4.6 bien qu'il ne réfléchisse que 42% de la lumière solaire. Ganymède gravite à une distance moyenne de 1070000 km de Jupiter. Sa température superficielle est de -200°C. Avec une densité moyenne égale à 1.94 on peut déjà prédire que son noyau occupe près de la moitié de son diamètre. Il est principalement constitué d'une croûte glacée de 100 km d’épaisseur, en-dessous de laquelle se trouve un manteau de glace accusant des mouvements convectifs qui entoure un noyau de silicate.
Ganymède n'a pas d'atmosphère mais le Télescope Spatial Hubble a découvert de l'ozone à sa surface. Présente en quantité très faible elle est produite par des particules chargées piégées dans le champ magnétique de Jupiter et qui tombent telle une pluie sur la surface de Ganymède. En pénétrant dans la surface glacée elles se dissocient pour produire de l'ozone. Ce phénomène chimique fait penser en corollaire que Ganymède dispose d'une fine atmosphère d'oxygène à l'image de celle que l'on a détectée sur Europe. Sa surface présente des aspects contrastés. Elle est recouverte de vieux bassins d'impacts très sombres, partiellement ensevelis par des dépôts récents et criblées de petits cratères d'impacts. Les cratères de moins de 100 km de diamètre sont nombreux et souvent auréolés de traînées plus claires. En alternance avec les plaines sombres, on trouve des zones claires peu bombardées, visiblement plus jeunes et recouvertes de glace. Elles sont traversées par des réseaux de sillons parallèles sur des centaines de kilomètres. L'un d'eux, appelé Uruk Sulcus divise la plaine sombre de Galileo Regio sur plus de 1500 km, témoignant d'une activité tectonique relativement récente. L'existence des sillons peut s'expliquer par les différences de densité de la croûte de glace. Sous le bombardement des météorites ou par la pression interne, la croûte se serait morcelée, entraînant une sorte de dérive des plaques tectoniques. La glace remonterait en surface par les fractures et s'étendrait dans les espaces ouverts, formant les étendues claires et les sillons qui les traversent. Nettement moins accidenté que les autres satellites, Ganymède révèle aussi une chaleur intérieure plus élevée. Couplé à un phénomène de marées gravitationnelles liée à sa proximité de Jupiter, le rayonnement radioactif du noyau libéré sous forme de chaleur a probablement favorisé la disparition des reliefs. Callisto : mort gelé, criblé d'impacts Situé à 1880000 km de Jupiter, juste derrière la principale ceinture de radiation, Callisto est la seconde Lune de Jupiter par la taille avec un diamètre de 4850 km. Il présente une densité de 1.86, la plus faible des satellites galiléens, suggérant l'existence d'une grande proportion d'eau. Il est vraisemblablement constitué d'une écorce de glace mélangée à des silicates d'environ 200 km d'épaisseur. Sous celle-ci certains indices font penser qu'il cacherait comme Europe un océan salé de plus de 10 km d'épaisseur. Avant la mission Galileo on pensait que son intérieur était non
différencié mais les nouvelles mesures de Galileo suggèrent qu'il est
composé de roches compressées et de glace avec un pourcentage de roche qui
augmente avec la profondeur. Callisto ne semble pas renfermer
Sa surface est la plus accidentée de tous les satellites du système solaire. Très sombre, elle est probablement constituée de poussières et de météorites qui se sont incrustés dans la glace omniprésente. Localement, on trouve des fractures constituées d'une chaîne d'impacts (Gipul Carena), des cratères à rayons et de petits cratères auréolés, tels les coups que l'on porte dans une glace transparente. Sa surface ne présente aucun grand cirque de plus de 150 km de diamètre, ni aucune chaîne de montagnes mais uniquement des reliefs formés par les remparts d'anciens cratères. La surface est criblée uniformément de petits cratères d'impacts, ayant eux-mêmes bombardés des formations très anciennes et très vastes. Parmi celles-ci Valhalla atteint 600 km de diamètre et présente des remparts concentriques qui s'étendent sur un rayon de 1400 km. Le second bassin d'impact est Asgard (30°S, 142°O). Il se caractérise par une région centrale très brillante entourée d'arcs concentriques discontinus qui s'étendent sur un rayon de 850 km. Ses anneaux présentent une structure tectonique avec des escarpements près de la zone centrale et des dépressions sur le pourtour. Etant donné que le bombardement météoritique a cessé depuis 3 ou 4 milliards d'années, ces gigantesques cicatrices sont probablement survenues à cette époque reculée et sont restées inchangées depuis, emprisonnées dans la glace.
Les autres satellites sont trop pâles (magnitude comprise en 13 et 21) et d'une taille tellement dérisoire (environ 20 km pour les 28 premiers et entre 1-4 km pour ceux découverts à partir de 2002) qu'ils complètent simplement notre nomenclature. Ainsi un dépouillement plus précis des images de Voyager révéla le 14e satellite de Jupiter, une petite masse de pierre à la limite extérieure de l'anneau. Ces anciens astéroïdes n'ont rien de particulier qui susciterait notre curiosité. La mission Galileo Le 12 juillet 1995, après un voyage de six ans et un détour par Vénus (1990), Gaspra (1991), Ida (1993), réalisé un "reportage photo" de l'impact de la comète SL-9 avec Jupiter (1994) et survolé deux fois la Terre (1990, 1992), la sonde spatiale Galileo atteignit finalement son objectif et largua son module de descente qui plongea dans l’atmosphère de Jupiter. Pour la première fois une sonde spatiale mesura in situ la température de la planète géante, sa composition et sa pression atmosphérique puis envoya ses données à l’Orbiter qui les transmit à la Terre durant une heure à raison de 3.5 Mbits/sec. Galileo plongea dans l’atmosphère jovienne à 47 km/s (170000 km/h), endurant une décélération estimée à 215 g ! Les émissions s’interrompirent 57 minutes plus tard lorsque la résistance du vaisseau fut vaincue par la pression ambiante et la turbulence du milieu. Galileo se trouvait quelque 146 km en-dessous de la couverture supérieure de nuages, dans une région où régnait une température de 153°C et une pression 22 fois supérieure à celle que nous subissons sur la Terre en bordure de mer.
D’ores et déjà cette mission est considérée comme la plus importante d’entre toutes tant les découvertes furent exceptionnelles. Ainsi que nous l'avons expliqué, elles remettent en question la théorie d’accrétion qui se déroula dans la nébuleuse protosolaire car plusieurs théories n’ont pas été vérifiées in situ. Ainsi l’abondance présumée de l’eau dans l’atmosphère jovienne se retrouve à l’état de traces et le rapport Hélium/Hydrogène n’est pas conforme à l’idée que l’on se faisait de son évolution dans l’atmosphère de Jupiter. Pour tenter d’expliquer ces anomalies, certains planétologues considèrent que ces substances ont migré vers le noyau, d’autres préfèrent reconsidérer la théorie de la formation du système solaire... On a également découvert sur Jupiter des éclairs d'une énergie 1000 fois plus intenses que sur Terre. Quant à Io, ses volcans sont 100 fois plus actifs que les volcans terrestres. Devant toutes ces découvertes et dans la marge du budget disponible, la NASA décida de prolonger la mission de Galileo durant 2 ans. La sonde se désintégra finalement dans l'atmosphère dense de Jupiter le 21 septembre 2003 non sans avoir transmis de magnifiques images de Jupiter et des satellites. Pour plus d'information Galileo, JPL Galileo - Journey to Jupiter, JPL Explore Europa Campaign, The Planetary Society Map-A-Planet (satellites de Jupiter), USGS La collision Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter
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