Parmi les centaines de lunes confirmées qui orbitent autour de Jupiter et de Saturne, la NASA décrit Europe et Encelade comme « prometteuses » et « captivantes ». Les chercheurs soupçonnent que ces lunes glacées abritent des océans d’eau liquide sous leur surface figée, ce qui en fait des cibles de recherche prioritaires pour les grands acteurs tels que l’ESA ou la NASA. Mais une nouvelle étude met en évidence un danger étrange pour les missions destinées à des lunes océaniques : une glace « duveteuse ».
Si, comme le prévoient les chercheurs, les éruptions cryovolcaniques contribuent à la formation des couches glacées des lunes, les pressions extrêmement basses généreraient une glace en couches, hautement poreuse, avec une texture rappelant, eh bien, un croissant. Dans un article récent publié dans Earth and Planetary Science Letters, l’équipe décrit une expérience en chambre à vide qui simulait l’environnement de faible gravité des lunes Europe et Encelade de Jupiter et de Saturne. Selon les essais, sur l’Europe simulée, l’eau gèle en plaques cassantes d’environ 7,8 pouces (20 centimètres), tandis que sur l’Encelade simulée ces plaques peuvent atteindre une épaisseur de 787 pieds (20 mètres).
Ces conditions présentent des risques potentiels pour de futures sondes d’atterrissage sur des lunes comme Europe. Imaginez une sonde d’atterrissage coûteuse, après des années de vol vers Europe, qui percerait la glace fragile et s’enfoncerait dans les profondeurs gelées. Pas idéal ! Dans ce sens, les conclusions soulignent des considérations importantes pour les futures missions vers les lunes du système solaire extérieur.
« Le gel à basse pression de l’eau est fortement affecté par la vapeur qui s’échappe », a déclaré Vojtěch Patočka, premier auteur de l’étude et géophysicien à l’Université Charles en République tchèque, à Gizmodo. « Les couches hautement poreuses et fragiles que nous observons pourraient faire plusieurs mètres d’épaisseur sur les petits mondes glacés, ce qui suffit à mettre en danger une mission posée au sol. »
Des mondes glacés insaisissables
L’humanité a obtenu son premier regard réel sur Europe en 1979, lors du survol de Jupiter par Voyager 1. Son successeur, Voyager 2, a capté une vue à résolution plus élevée d’Encelade en 1981. Bien que les deux lunes aient été découvertes bien plus tôt, une image plus nette des surfaces glacées a suscité un vif intérêt chez les scientifiques quant aux perspectives de déceler de l’eau et, par conséquent, un signe d’habitabilité au-delà de la Terre.
Des expéditions ultérieures menées par des missions telles que Galileo (du nom de celui qui a découvert la chose) ou Cassini-Huygens ont renvoyé des observations fascinantes sur ces lunes éloignées. En conséquence, les chercheurs ont confirmé une cryovolcanisme actif — des éruptions de gaz et d’autres matériaux volatils qui gèlent rapidement après avoir atteint la surface — sur Encelade et soupçonnent la même chose pour Europe, selon l’USGS (US Geological Survey).
Bien sûr, les chercheurs savent que l’eau n’est pas nécessairement l’indice révélateur de la vie extraterrestre. Quoi qu’il en soit, la composition unique des surfaces des lunes glacées offre des aperçus clés sur les dynamiques astrobiologiques et chimiques inconnues sur Terre.
Une pâtisserie glacée
Compte tenu de l’intérêt scientifique, la dernière étude « semble être le genre de chose qui aurait déjà dû être faite », a admis Patočka à Science. Comme personne ne l’avait fait, Patočka et ses collègues ont mené une expérience à grande échelle dans une chambre à vide nommée « George », une grande cuve de simulation à l’Université Ouverte (Open University) au Royaume‑Uni, utilisée pour simuler les conditions martiennes. Pour l’expérience, l’équipe a préparé 88 livres (49 kilogrammes) d’eau à faible salinité dans un bac d’aquarium, abaissant la température et la pression pour reproduire les conditions des lunes situées à l’écart du système solaire.
Les chercheurs ont identifié trois étapes distinctes du gel. D’abord, l’absence de pression fait bouillir l’eau, tandis que des couches de glace croûteuse s’accumulent et que les vapeurs qui s’échappent poussent les couches vers le haut. Ensuite, les poches de vapeur se figent aussi, jusqu’à ce qu’enfin une couche inférieure de glace plus transparente et comportant moins de bulles se forme au fond. La section transversale de la structure qui en résulte (étiquetée « e » sur la photo ci‑dessus) ressemble en effet à celle d’un croissant soufflé — d’où le nom « glace fluffy ».
Regard sur l’avenir
Entre-temps, les institutions mondiales continuent d’envoyer des engins spatiaux vers le lointain du système solaire pour étudier ces systèmes. JUICE de l’ESA est en route et atteindra Jupiter en 2031, tandis que l’Europa Clipper de la NASA y parviendra d’ici 2030. Mais ce ne sont là que des missions en cours, et la NASA et l’ESA (en collaboration avec d’autres comme JAXA) prévoient activement leurs successeurs.
Ainsi, les dernières découvertes représentent une information utile à connaître. Ingrid Daubar, scientifique planétaire sur la mission orbiter Europa Clipper de la NASA et qui n’a pas participé à ces nouveaux travaux, a déclaré à Science que ce type de glace poreuse et fragile « poserait sans doute de sérieux problèmes d’ingénierie », et que les chercheurs devraient « repenser les types de mécanismes d’atterrissage qui pourraient fonctionner sur Europe ».
L’article évoquait également ce défi : les caractéristiques cryovolcaniques sur Europe et des corps similaires ne seront pas idéales pour « soutenir un atterrissage sûr et stable en raison de la nature hautement poreuse des structures de glace phyllo et cellulaires atteignant plusieurs mètres, voire des dizaines de mètres de profondeur, la gravité plus faible impliquant des profondeurs plus importantes ». Si l’on veut planifier des atterrisseurs pour, eh bien, atterrir, les ingénieurs devront prendre en compte le terrain local.
Entre-temps, l’équipe de Patočka prévoit d’approfondir ce phénomène. Patočka a dit à Gizmodo que le plan est de revenir à George la semaine prochaine. Cette fois, l’équipe examinera comment ce processus distinct de congélation fonctionne avec de l’eau qui s’écoule, afin que l’expérience soit plus fidèle aux « conditions des flux d’écoulement cryovolcanique », a-t-il ajouté.
