Introduction
Il y a des décennies, la science-fiction proposait un scénario hypothétique : Et si une vie extraterrestre prospérait dans un océan sous la surface glacée d’Europe, la lune de Jupiter ? Cette idée a fait sortir Europe de l’ombre et l’a placée sous les feux de la rampe, où elle est restée, alimentant l’imagination de personnes appartenant ou non à la communauté scientifique, qui rêvent que les humains découvrent la vie au-delà de la Terre. Ce fantasme, cependant, pourrait être fondé sur la réalité.
A partir des télescopes terrestres, les scientifiques savaient que la surface d’Europe est principalement composée de glace d’eau, et les scientifiques ont trouvé des preuves solides que sous la croûte de glace se trouve un océan d’eau liquide ou de glace gluante. En 1979, les deux sondes Voyager ont traversé le système jovien, fournissant les premiers indices qu’Europe pourrait contenir de l’eau liquide. Ensuite, les télescopes terrestres sur la Terre, ainsi que la sonde spatiale Galileo et les télescopes spatiaux, ont augmenté la confiance des scientifiques pour un océan d’Europa.
Les scientifiques pensent que la coquille de glace d’Europa a une épaisseur de 10 à 15 miles (15 à 25 kilomètres), flottant sur un océan de 40 à 100 miles (60 à 150 kilomètres) de profondeur. Ainsi, alors qu’Europe ne fait qu’un quart du diamètre de la Terre, son océan pourrait contenir deux fois plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis. L’océan d’Europe, vaste et d’une profondeur insondable, est largement considéré comme l’endroit le plus prometteur pour la recherche de vie au-delà de la Terre. Un vaisseau spatial de passage pourrait même être en mesure d’échantillonner l’océan d’Europa sans se poser sur la surface de la lune, car il est possible que l’océan d’Europa s’échappe dans l’espace.
Bien qu’aucun panache n’ait été observé lorsque la sonde Galileo était dans le système de Jupiter dans les années 1990, des observations plus récentes de télescopes tels que le télescope spatial Hubble, ainsi qu’une réanalyse de certaines données de la sonde Galileo, ont suggéré qu’il est possible que de minces panaches d’eau soient éjectés à 100 miles (160 kilomètres) au-dessus de la surface d’Europa. En novembre 2019, une équipe de recherche internationale dirigée par la NASA a annoncé avoir détecté directement de la vapeur d’eau pour la première fois au-dessus de la surface d’Europa. L’équipe a mesuré la vapeur à l’aide d’un spectrographe de l’observatoire Keck à Hawaï qui mesure la composition chimique des atmosphères planétaires grâce à la lumière infrarouge qu’elles émettent ou absorbent.
Si les panaches existent, et si leur source est liée à l’océan d’Europa, alors un vaisseau spatial pourrait traverser le panache pour l’échantillonner et l’analyser depuis l’orbite, et il analyserait essentiellement l’océan de la lune (le vaisseau Cassini a réalisé cet exploit sur Encelade, la lune de Saturne, qui est connue pour avoir un océan qui se répand dans l’espace). Même si Europa n’éjecte pas d’échantillons gratuits dans l’espace, une étude de 2018 a conclu que des échantillons de l’océan d’Europa pourraient être gelés à la base de la coquille de glace de la lune, là où la glace entre en contact avec l’océan. Au fur et à mesure que la coquille de glace se déforme et fléchit sous l’effet des forces de marée, de la glace plus chaude et moins dense remonterait, transportant les échantillons d’océan à la surface où un engin spatial pourrait les analyser à distance, en utilisant notamment des instruments infrarouges et ultraviolets. Les scientifiques pourraient alors étudier la composition de la matière pour déterminer si l’océan d’Europe pourrait être hospitalier pour une forme de vie.
Potentiel de vie
Potentiel de vie
La vie telle que nous la connaissons semble avoir trois exigences principales : de l’eau liquide, les éléments chimiques appropriés et une source d’énergie.
Les astrobiologistes – des scientifiques qui étudient l’origine, l’évolution et l’avenir de la vie dans l’univers – pensent qu’Europa a de l’eau en abondance et les bons éléments chimiques, mais une source d’énergie sur Europa a été difficile à confirmer. Sur Terre, on a découvert des formes de vie prospérant près de volcans souterrains, de cheminées sous-marines profondes et d’autres environnements extrêmes. Ces formes de vie « extrêmophiles » donnent aux scientifiques des indices sur la façon dont la vie pourrait être capable de survivre sous la coquille de glace d’Europe.
Si nous finissons par trouver une forme de vie sur Europe (ou sur Mars ou Encelade d’ailleurs), elle pourrait ressembler à des microbes, ou peut-être à quelque chose de plus complexe. S’il peut être démontré que la vie s’est formée indépendamment à deux endroits autour de la même étoile, il serait alors raisonnable de soupçonner que la vie surgit dans l’univers assez facilement une fois que les ingrédients nécessaires sont présents, et que la vie pourrait être trouvée à travers notre galaxie, et l’univers. Si la vie était trouvée sur Europa, comment cela pourrait-il changer votre vision du cosmos et de notre place dans celui-ci ?
Taille et distance
Taille et distance
Avec un diamètre équatorial de 1 940 miles (3 100 kilomètres), Europa a environ 90 % de la taille de la Lune de la Terre. Ainsi, si nous remplacions notre Lune par Europe, elle apparaîtrait dans le ciel à peu près de la même taille que notre Lune, mais plus brillante – beaucoup, beaucoup plus brillante. La surface d’Europa est faite de glace d’eau et elle réfléchit donc 5,5 fois plus de lumière solaire que notre Lune.
Europa tourne autour de Jupiter à environ 417 000 miles (671 000 kilomètres) de la planète, qui elle-même tourne autour du Soleil à une distance d’environ 500 millions de miles (780 millions de kilomètres), soit 5,2 unités astronomiques (UA). Une UA est la distance entre la Terre et le Soleil. La lumière du Soleil met environ 45 minutes pour atteindre Europe. En raison de la distance, la lumière du soleil est environ 25 fois plus faible sur Jupiter et Europa que sur la Terre.
Orbite et rotation
Orbite et rotation
Europa tourne autour de Jupiter tous les 3,5 jours et est verrouillée par gravité à Jupiter, de sorte que le même hémisphère de la lune fait toujours face à la planète. Jupiter met environ 4 333 jours terrestres (ou environ 12 années terrestres) pour faire le tour du Soleil (une année jovienne). L’équateur de Jupiter (et le plan orbital de ses lunes) est incliné par rapport à la trajectoire orbitale de Jupiter autour du Soleil de seulement 3 degrés (la Terre est inclinée de 23,5 degrés). Cela signifie que Jupiter tourne presque à la verticale, de sorte que la planète, ainsi qu’Europe et les autres dizaines de lunes de Jupiter, n’ont pas de saisons aussi extrêmes que celles des autres planètes.
Les lunes de Jupiter, Io, Europe et Ganymède, sont dans ce qu’on appelle une résonance – à chaque fois, Ganymède orbite une fois autour de Jupiter, Europe orbite deux fois et Io orbite quatre fois. Avec le temps, les orbites de la plupart des grands satellites ou planètes ont tendance à devenir circulaires, mais dans le cas de ces trois satellites, la résonance produit une excentricité forcée puisque les satellites s’alignent les uns avec les autres aux mêmes points de leurs orbites encore et encore, se donnant une petite traction gravitationnelle qui empêche leurs orbites de devenir circulaires.
Parce que l’orbite d’Europe est elliptique (légèrement étirée par rapport à la circulaire), sa distance à Jupiter varie, et le côté proche de la lune ressent la gravité de Jupiter plus fortement que son côté éloigné. L’ampleur de cette différence change au cours de l’orbite d’Europa, créant des marées qui étirent et détendent la surface de la lune.
La flexion due aux marées crée probablement les fractures de la surface de la lune. Si l’océan d’Europa existe, le chauffage par les marées pourrait également conduire à une activité volcanique ou hydrothermale sur le plancher océanique, fournissant des nutriments qui pourraient rendre l’océan adapté aux êtres vivants.
Structure
Structure
Comme notre planète, on pense qu’Europa a un noyau de fer, un manteau rocheux et un océan d’eau salée. Cependant, contrairement à la Terre, l’océan d’Europe se trouve sous une coquille de glace d’une épaisseur de 15 à 25 kilomètres et d’une profondeur estimée entre 60 et 150 kilomètres. Bien que les preuves d’un océan interne soient fortes, sa présence attend d’être confirmée par une mission future.
Formation
Formation
Les grands satellites galiléens de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto) se sont probablement formés à partir de restes de matériaux après que Jupiter se soit condensé à partir du nuage initial de gaz et de poussière entourant le soleil, au début de l’histoire du système solaire. Ces quatre lunes ont probablement à peu près le même âge que le reste du système solaire – environ 4,5 milliards d’années.
En fait, les satellites galiléens sont parfois appelés un « mini-système solaire » car ils se sont formés à partir des restes de Jupiter, de la même manière que la Terre et les autres planètes se sont formées à partir des gaz et des poussières laissés par la formation de notre Soleil. Les similitudes ne s’arrêtent pas là. Chaque planète du système solaire interne est moins dense que sa voisine intérieure – Mars est moins dense que la Terre, qui est moins dense que Vénus, qui est moins dense que Mercure. Les lunes galiléennes suivent le même principe, étant moins denses à mesure qu’elles s’éloignent de Jupiter. La densité réduite à de plus grandes distances est probablement due à la température : la matière plus dense, rocheuse et métallique se condense en premier, près de Jupiter ou du Soleil, tandis que la matière glacée, plus légère, ne se condense qu’à de plus grandes distances, là où il fait plus froid.
La distance à Jupiter détermine également l’importance du chauffage par marée que subissent les satellites galiléens – Io, le plus proche de Jupiter, est tellement chauffé qu’il est le corps le plus actif sur le plan volcanique dans le système solaire, et il a probablement chassé il y a longtemps toute l’eau qu’il avait lors de sa formation. Europe a une couche de glace et d’eau au-dessus d’un intérieur rocheux et métallique, tandis que Ganymède et Callisto ont en fait des proportions plus élevées de glace d’eau et donc des densités plus faibles.
Surface
Surface
La surface de glace d’eau d’Europe est sillonnée de longues fractures linéaires. D’après le petit nombre de cratères observables, la surface de cette lune ne semble pas avoir plus de 40 à 90 millions d’années, ce qui est jeune en termes géologiques (la surface de Callisto, une autre des lunes de Jupiter, est estimée à quelques milliards d’années). Le long des nombreuses fractures d’Europe, et dans des motifs tachetés sur sa surface, se trouve un matériau brun rougeâtre dont la composition n’est pas connue avec certitude, mais qui contient probablement des sels et des composés de soufre qui ont été mélangés à la glace d’eau et modifiés par les radiations. Cette composition de surface peut détenir des indices sur le potentiel de la lune en tant que monde habitable.
La sonde Galileo de la NASA a exploré le système de Jupiter de 1995 à 2003 et a effectué de nombreux survols d’Europe. Galileo a révélé des puits et des dômes étranges qui suggèrent que la couche de glace d’Europe pourrait être lentement barattée, ou convectée (la glace plus froide et plus dense s’enfonce, tandis que la glace plus chaude et moins dense monte) en raison de la chaleur provenant du dessous. Les fractures longues et linéaires ne font souvent que 1 à 2 kilomètres de large mais peuvent s’étendre sur des milliers de kilomètres à travers la surface d’Europe. Certaines de ces fractures ont formé des crêtes de plusieurs centaines de mètres de haut, tandis que d’autres semblent s’être séparées en larges bandes de multiples fractures parallèles. Galileo a également trouvé des régions appelées « terrain du chaos », où des paysages brisés, en blocs, étaient recouverts d’une mystérieuse matière rougeâtre. En 2011, des scientifiques étudiant les données de Galileo ont proposé que les terrains chaotiques pourraient être des endroits où la surface s’est effondrée au-dessus de lacs en forme de lentille intégrés dans la glace.
Atmosphère
Atmosphère
Europa n’a qu’une atmosphère ténue d’oxygène, mais en 2013, la NASA a annoncé que des chercheurs utilisant le télescope spatial Hubble ont trouvé des preuves qu’Europa pourrait être en train de rejeter activement de l’eau dans l’espace. Cela signifierait que la lune est géologiquement active à l’heure actuelle. Si cela est confirmé par des observations de suivi, les panaches d’eau pourraient être étudiés par de futurs engins spatiaux, de manière similaire à la façon dont Cassini a échantillonné le panache d’Encelade, la lune de Saturne.
Magnétosphère
Magnétosphère
L’une des mesures les plus importantes effectuées par la mission Galileo a montré comment le champ magnétique de Jupiter était perturbé dans l’espace autour d’Europa. Ces mesures impliquent fortement qu’un type spécial de champ magnétique est créé (induit) à l’intérieur d’Europe par une couche profonde de fluide électriquement conducteur sous la surface. Sur la base de la composition glacée d’Europe, les scientifiques pensent que le matériau le plus susceptible de créer cette signature magnétique est un océan global d’eau salée, et ce résultat de champ magnétique est encore la meilleure preuve que nous ayons de l’existence d’un océan sur Europe.