Des preuves de vapeur d’eau persistante dans un hémisphère d’Europe, lune glacée de Jupiter

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| NASA
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Des astronomes ont mis en évidence la présence de vapeur d’eau persistante sur le satellite jovien glacé Europe en se basant sur des observations du télescope spatial Hubble de la NASA. Cependant, les chercheurs ne comprennent toujours pas pourquoi cette vapeur n’est ainsi présente que dans un hémisphère.

La recherche de traces de vie au sein du Système solaire est un domaine d’étude à lui tout seul, avec de nombreux endroits propices identifiés relativement près de chez nous, dont Europe fait partie. En effet, ce satellite naturel de Jupiter cache un vaste océan sous sa surface glacée, qui pourrait bien offrir toutes les conditions propices à la vie.

Précédemment, les scientifiques avaient déjà détecté de la vapeur d’eau autour d’Europe, mais sous la forme de panaches faisant éruption à travers la glace. Ils sont analogues aux geysers sur Terre, mais s’étendent sur près de 100 kilomètres de haut. Ils produisent des bouffées transitoires de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune, dont la pression à la surface ne représente qu’un milliardième de celle de l’atmosphère terrestre.

Une part de mystère persiste

Ces nouveaux résultats montrent toutefois que des quantités similaires de vapeur d’eau se sont répandues sur une plus grande surface d’Europe lors des observations de Hubble entre 1999 et 2015. Cela suggère la présence à long terme d’une atmosphère de vapeur d’eau uniquement dans l’hémisphère « cachée » d’Europe (sa partie qui est toujours opposée à sa direction de mouvement le long de son orbite). La cause de cette asymétrie entre l’hémisphère avant et l’hémisphère arrière n’est pas entièrement comprise. L’étude a été publiée dans la revue Geophysical Research Letters.

Pour obtenir ce résultat, les astronomes ont procédé à une analyse minutieuse des images d’archives et des spectres de Hubble en utilisant une nouvelle technique prometteuse. Celle-ci a notamment permis récemment au même chercheur — Lorenz Roth, de l’Institut royal de technologie KTH (Suède), de découvrir de la vapeur d’eau dans l’atmosphère de Ganymède (une autre lune de Jupiter).

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« L’observation de la vapeur d’eau sur Ganymède, et sur le côté arrière d’Europe, fait progresser notre compréhension des atmosphères des lunes glacées », a déclaré Roth dans un communiqué de la NASA. « Cependant, la détection d’une abondance d’eau stable sur Europe est un peu plus surprenante que sur Ganymède, car les températures de surface d’Europe sont plus basses que celles de Ganymède ».

Il faut savoir qu’Europe reflète davantage la lumière du Soleil que Ganymède, ce qui maintient la surface à environ 15 °C en dessous de celle de Ganymède. La température maximale en journée sur Europe est de -127 °C. Pourtant, même à cette température plus basse, les nouvelles observations suggèrent que la glace d’eau se sublime — elle passe directement de l’état solide à l’état de vapeur, sans phase liquide — à la surface d’Europe, tout comme sur Ganymède.

C’est en se plongeant dans les archives de Hubble et en sélectionnant des observations d’Europe dans l’ultraviolet datant de 1999, 2012, 2014 et 2015, alors que la lune se trouvait à différentes positions orbitales, que Roth a réalisé cette découverte. Ces observations ont toutes été faites à l’aide du spectrographe imageur du télescope spatial (STIS) de Hubble.

Les observations de STIS dans l’ultraviolet ont permis à Roth de déterminer l’abondance d’oxygène (l’un des constituants de l’eau) dans l’atmosphère d’Europe et, en interprétant l’intensité de l’émission à différentes longueurs d’onde, il a pu en déduire la présence de vapeur d’eau.

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(a) et (b) : Images issues du spectromètre STIS de Hubble montrant les émissions d’oxygène, dont (b) au-dessus de l’hémisphère arrière d’Europe, obtenues le 22 février 2015. © Lorenz Roth et al.

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Cette découverte permet aux astronomes de mieux comprendre la structure atmosphérique des lunes glacées en général et de jeter les bases des missions scientifiques prévues dans le système jovien pour, entre autres, déterminer si un environnement situé aussi loin du Soleil pourrait tout de même abriter la vie. Elle ouvre également la voie à des études approfondies d’Europe par de futures sondes, dont Europa Clipper de la NASA et la mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) de l’Agence spatiale européenne (ESA).

Vidéo de la NASA présentant la découverte :

Source : Geophysical Research Letters

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