Cette photographie prise par la sonde Galileo montre la tache sombre produite par une éruption à Pillan Patera en 1997. Pillan Patera est une caldeira volcanique d’un diamètre d’environ 73 km nommée d’après le dieu du tonnerre, du feu, et des volcans des Indiens mapuches dans les Andes. Au cours de l’été 1997, une éruption accompagnée de laves à des températures supérieures à 1.600 °C, avec un panache de 140 km de haut, a déposé un matériel pyroclastique noir riche en orthopyroxène sur une zone supérieure à 125.000 km2. C’est la plus importante éruption effusive dont l’Homme a été témoin, avec au moins 31 km3 de laves été émises sur une période de 100 jours. L’éruption a produit un large dépôt de matière sombre de 400 km de diamètre, qui recouvre partiellement l’anneau de dépôts couleur rouge vif entourant le volcan Pélé. © Nasa, JPL, University of Arizona

Sciences

Des vagues de lave géantes sur Io, une lune de Jupiter

ActualitéClassé sous :Système solaire , Io , Volcan

Le volcanisme de Io, l'une des lunes de Jupiter, est sans commune mesure avec celui qui a lieu sur Terre actuellement. Comme nous l'explique l'astrophysicien Franck Marchis, membre de l'institut Seti, on a de bonnes raisons de penser qu'il existe sur Io un lac de lave d'environ 200 km de diamètre. Des vagues de lave géantes agiteraient périodiquement sa surface.

  • Io est l'une des principales lunes de Jupiter par sa taille et la plus proche de la planète géante. Soumise à des forces de marée importantes qui entretiennent sa chaleur interne, elle est le lieu d'un volcanisme copieux.
  • L'une des régions les plus actives de Io s'appelle Loki Patera et, d'après les observations faites aussi bien avec les sondes Voyager et Galileo qu'à partir du sol, elle serait occupée par un lac de lave dont la taille est d'environ 200 km.
  • La surface de ce lac serait périodiquement renouvelée par le basculement des parties refroidies, ce qui provoquerait des vagues de lave gigantesques.

Les lacs de lave permanents sont très rares sur Terre. Ils se comptent sur les doigts de la main. Les plus célèbres se trouvent :

  • dans le cratère du Nyiragongo, un stratovolcan des montagnes des Virunga situé en République démocratique du Congo ;
  • dans le cratère du volcan Kilauea, à Hawaï (c'est le lac de lave de l'Halema'uma'u) ;
  • dans la fameuse dépression de l'Afar, où les expéditions menées par Haroun Tazieff ont permis la découverte du lac de lave de l'Erta Ale.

Remarquablement, ces lacs sont des représentations taille réduite de la théorie de la tectonique des plaques et de la dérive des continents. En effet, la lave en surface s'y solidifie, formant l'équivalent des plaques tectoniques qui flottent sur le manteau de la Terre. Dans les deux cas, des mouvements de convection entraînent alors ces plaques qui se déchirent (comme au niveau des dorsales océaniques) ou qui entrent en collision, reproduisant des mouvements de subduction ou d'obduction.

Une présentation de l'Erta Ale. © Chasseur de lave

Loki Patera, le plus grand cratère visible sur Io

Le spectacle d'un lac de lave (ou celui d'une éruption fissurale avec des fontaines de lave comme celles observables en Islande) est parmi les plus impressionnants de l'activité volcanique. Mais, depuis les missions Voyager, nous savons que les phénomènes volcaniques ayant actuellement lieu sur Terre ne sont rien quand on les compare à ceux qui se produisent sur Io, la célèbre lune de Jupiter.

Une photo de Io montrant la caldeira de Loki Patera. © Nasa

Prenons le cas de Loki Patera par exemple. C'est le plus grand cratère visible sur Io et tout semble indiquer qu'il s'agit d'une caldeira remplie par un lac de lave. Celui-ci est monstrueux si on le compare, par exemple, à celui de l'Erta Ale, sur Terre. Son diamètre est d'environ 200 kilomètres, ce qui veut dire que sa superficie est supérieure à celle du lac Ontario, que se partagent les États-Unis et le Canada. Son centre est occupé par une sorte d'île qui rend les planétologues perplexes car sa structure ne semble pas du tout affectée par le lac de lave. Cela est difficilement compréhensible, au point que, par plaisanterie (et pour honorer la mémoire d'Arthur Clarke avec son roman 2010 : Odyssée deux), on pourrait postuler qu'elle trahit tout simplement la présence d'un monolithe noir qui aurait été laissé par une super IA extraterrestre il y a des millions d'années.

Or, voilà qu'une équipe de chercheurs états-uniens, dont Katherine de Kleer et Imke de Pater, de l'université de Berkeley, vient de publier dans Nature un article dans lequel il est annoncé que des sortes de gigantesques vagues de lave ont agité la totalité de la surface du lac de Loki Patera en 2015. Pour comprendre de quoi il retourne, Futura s'est tourné vers Franck Marchis, l'un des spécialistes les plus réputés de l'activité volcanique de Io. Voici ses réponses.

Au cours des années 2000, Franck Marchis a poursuivi ses recherches sur les volcans de Io en utilisant le télescope de 10 m du Keck, à Hawaï, également doté d’un instrument utilisant de l’optique adaptative. Il s’est illustré par d’autres travaux, dans le domaine de l’étude des astéroïdes. Il a notamment fait partie de l’équipe qui a découvert, en 2005, le premier système triple d’astéroïdes constitué de Sylvia, dont la taille est d’environ 280 km, entouré de Romulus et Remus, des satellites de tailles kilométriques. En 2006, il a cosigné dans Nature un article annonçant la première mesure de la densité d’un astéroïde troyen de Jupiter, 617 Patrocle. © Seth Shostak, Seti Institute

L'activité volcanique de Io a été observée par les missions Voyager, Galileo, New Horizons et aussi depuis le sol, comment a-t-on procédé pour Loki Patera en 2015 ?

Franck Marchis : L'équipe de UC Berkeley s'est servie du grand télescope binoculaire (en anglais Large Binocular Telescope, LBT) situé sur le mont Graham, en Arizona, aux États-Unis. Ses deux miroirs de 8,4 m permettent de faire de la synthèse d'ouverture par interférométrie dans le domaine visible et dans l'infrarouge comme si on avait un seul télescope doté d'un miroir de 23 m. Il est aussi équipé pour faire de l'optique adaptative. Cela permet de se rapprocher du pouvoir de résolution théorique de ce télescope en corrigeant l'effet de la turbulence atmosphérique.

Pour faire encore grimper la résolution des images de Io, il a été décidé de profiter d'un évènement astronomique qui se produit tous les 6 à 7 ans environ, à savoir l'occultation de cette lune de Jupiter par une autre, en l'occurrence Europe. En théorie, on peut alors obtenir une résolution 10 fois supérieure à ce qu'il est possible d'obtenir ordinairement avec le LBT quand on veut dresser une carte des températures de la caldeira de Loki Patera, et c'est pourquoi une résolution de 10 km a été obtenue.

Ce qui a rendu cette observation exceptionnelle, c'est que tout a concouru (et tout était nécessaire) à la rendre possible. Il fallait en effet que le temps ne soit pas couvert au moment de l'occultation et que les deux systèmes d'optique adaptative soient en mesure de corriger correctement ce jour-là les effets de la turbulence ; il fallait surtout que la géométrie du phénomène mutuel permette la détection du flux de Loki.

Observées en infrarouge, la région de Loki Patera et son activité sont bien visibles à la surface de Io, sous le regard du LBT. © LBTO

Quel est l'intérêt d'attendre une telle occultation ?

Franck Marchis : La température moyenne de la surface d'Europe est d'environ 120 kelvins, alors que celle de Io est d'environ 200 kelvins du fait des nombreux points chauds à sa surface. Io est donc nettement plus brillante qu'Europe, d'un facteur 2.000 environ, dans le domaine de l'infrarouge centré autour d'une longueur d'ondes de 4,8 microns où l'on peut faire des observations avec le LBT. En occultant lentement Io, Europe fait donc fluctuer le rayonnement observé tout en le faisant baisser d'une telle manière que cela permet de reconstruire une carte des températures avec une résolution accrue.

Comment est-on passé du signal observé à l'affirmation que des ondes géantes se sont propagées à la surface du lac de lave de Loki Patera ?

Franck Marchis : Il a fallu faire l'équivalent de ce que les géophysiciens font sur Terre lorsqu'ils résolvent ce qu'ils appellent « un problème inverse », par exemple en déterminant la nature et la structure de l'intérieur de la Terre lorsque des ondes sismiques s'y propagent. Cela revient à dire de quoi est fait un instrument de musique et quelle forme il a en écoutant le son qu'il produit. On a commencé pour cela par modéliser sur ordinateur la forme du lac de lave et à faire des hypothèses sur la composition de cette lave que l'on a supposée similaire à celle qui est admise pour d'autres régions de Io.

Il faut donc prendre les résultats obtenus avec précaution car ils sont basés sur des suppositions difficilement vérifiables. Il y a aussi le fait que l'on ne comprenne vraiment pas pourquoi l'île centrale sur le lac de lave est aussi stable. Bien que fracturée, elle ne semble pas affectée par les températures très élevées de la lave ni par ses mouvements de convection. Il y a là une véritable énigme. On a cependant des raisons de penser que Loki Patera est directement alimenté en magma par les régions profondes de Io.

Une photo de Loki Patera prise le 27 juin 1996 par la sonde Galileo. © Nasa

Ces ondes géantes qui se seraient propagées à la surface du lac de lave, de quoi s'agit-il exactement ?

Franck Marchis : Tout comme dans le cas des plaques océaniques sur la Terre avec son manteau, la croûte solidifiée qui recouvre le lac de Loki Patera doit s'épaissir avec le temps en se refroidissant. Il arrive un moment où elle devient plus lourde que la lave sur laquelle elle flotte et une partie de cette croûte plonge alors en entraînant le reste, qui se retrouve, par effet domino, recouvert d'une couche de lave récente et plus chaude, à la façon dont se propagerait une vague à la surface de l'eau.

La carte des températures déduite des observations de 2015 s'interprète bien en supposant que deux ondes, mais qui n'ont pas débuté au même moment, étaient en train de se propager, l'une depuis 180 à 230 jours et l'autre depuis 75 jours. Une vidéo avec une animation a d'ailleurs été réalisée pour illustrer ce phénomène.

On pense que la composition de lave dans le lac n'est pas partout la même, que le contenu en gaz varie par exemple, c'est ce qui expliquerait pourquoi les ondes n'ont pas débuté au même moment. Il reste encore du travail à faire pour consolider ce modèle et de nouvelles informations sont nécessaires.

En modélisant sur ordinateur Loki Patera, on peut interpréter les données obtenues avec le LBT de la façon montrée sur cette vidéo. C'est une simulation des deux vagues de lave à la surface du lac qui auraient été observées il y a quelques années. © UC Berkeley

Quand aura-t-on ces nouvelles informations ?

Franck Marchis : Difficile à dire. La prochaine occultation est prévue pour 2021 et il n'est pas du tout évident que toutes les conditions seront à nouveau réunies à ce moment-là pour faire de bonnes observations. Or, seul le LBT est pour le moment en mesure de les faire. Dans l'espace, la sonde Juno n'a effectué aucune observation de Io et il n'est pas sûr qu'elle en fasse à l'avenir.

La mission Io Volcano Observer (IVO) n'a finalement pas été retenue et il n'y a donc pas de sonde qui aurait un programme d'observation bien spécifique de Io. C'est surtout Europe et son potentiel pour l'exobiologie qui retient l'attention de la Nasa, en particulier avec le projet Europa Clipper.

Continue-t-on à observer Io au sol ?

Franck Marchis : La communauté des astronomes qui sont engagés dans ces recherches est vraiment petite. Mais l'équipe de l'université de Berkeley, regroupée autour de Imke de Pater, fait des observations concernant Io presque tous les jours avec le télescope du Keck.

Il y a également, mais ce sont des observations indirectes, le satellite japonais Hisaki. Celui-ci étudie dans l'ultraviolet le tore de plasma généré par Io autour de Jupiter et qui est alimenté en ions de soufre et de sodium par les panaches volcaniques (comme ceux crachés par le volcan Pelé), qui montent à des centaines de kilomètres d'altitude.

Pour en savoir plus

Io et ses volcans : les explications de Franck Marchis

Article de Laurent Sacco publié le 27 août 2014

Parallèlement à ses travaux sur les astéroïdes (il a participé à la découverte en 2005 du premier système triple) et sur l'imagerie directe des exoplanètes, l'astronome français Franck Marchis étudie le volcanisme de Io en utilisant l'optique adaptative depuis 1996. Il a ainsi observé la plus puissante éruption volcanique du Système solaire en 2001. Pour en savoir plus sur ce satellite galiléen, qui a connu une recrudescence d'activité importante et inattendue en 2013, Futura s'était tourné vers le chercheur.

On fête cette année (2014) le centenaire de la naissance du volcanologue Haroun Tazieff. Comme en prélude à cet anniversaire, Io, la lune volcanique de Jupiter, a été le lieu de trois éruptions importantes en seulement deux semaines au cours du mois d'août 2013. L'évènement est assez inhabituel à tel point que deux articles dans le célèbre journal Icarus lui ont été consacrés en août 2014. Il laisse penser que Io pourrait bien être plus active qu'on ne le croit.

Selon les chercheurs, ces « outbursts » ont probablement pris la forme de fontaines de laves jaillissant de crevasses et formant des rideaux de feu longs de plusieurs kilomètres. Sur Terre, on a déjà vu des éruptions fissurales similaires en Islande (Krafla) et à Hawaï (Pu'u 'O'o).

Les éruptions du Piton de la Fournaise correspondent à un volcanisme de point chaud sur Terre avec des laves particulièrement chaudes et fluides. Il s’y produit parfois des éruptions fissurales. Elles donnent un faible aperçu de l’activité volcanique sur Io. © Iktarov, YouTube

Io semble être est le seul autre astre du Système solaire où l'on trouve un volcanisme actif ressemblant à celui de la Terre. Quelques indices laissent penser qu'il en est de même sur Vénus, mais les preuves manquent encore.

Même si Io semblait le siège de phénomènes intrigants depuis le début des années 1970, la découverte de son volcanisme remonte à mars 1979 grâce à l'obstination de Linda Morabito, alors ingénieur de navigation dans l'équipe de la mission Voyager 1. Elle était occupée à traiter les images obtenues par la sonde lorsqu'elle a remarqué ce qui s'est plus tard révélé être un panache volcanique de 300 km de hauteur.

Pendant longtemps, les volcans en éruption sur Io sont passés inaperçus, car l’observation des détails sur sa surface était au-delà des capacités des télescopes terrestres en raison de sa petite taille apparente. Le satellite galiléen mesure en effet 3.600 km de diamètre, soit presque la même taille que notre lune, mais est situé beaucoup plus loin, à 4,2 fois la distance entre la Terre et le Soleil, soit 630.000.000 km. Cette photo a été prise le 4 mars 1979 par la sonde Voyager 1. Elle montre un panache volcanique s’élevant à plus de 100 km de hauteur en quelques minutes seulement. Sa luminosité a été augmentée par traitement de l’image avec un ordinateur pour le rendre plus facilement visible, mais la couleur du panache (blanc verdâtre) a été préservée. © Nasa, JPL, University of Arizona

Tout le monde n'a pas été surpris par la découverte de volcans sur Io. Quelques jours avant, Stan Peale, Patrick Cassen et R. T. Reynolds avaient publié dans Science un article où ils affirmaient qu'en raison des forces de marée résultant de l'influence de Jupiter, Ganymède et Europe, beaucoup de chaleur devait être produite à l'intérieur de Io. Cette chaleur provenant de la dissipation de l'énergie mise en jeu dans les déformations de la lune de Jupiter, elle devait engendrer un volcanisme important.

D'autres preuves de l'activité de Io ont ensuite été fournies par les observations de la mission Galileo entre 1995 et 2003. En 1999, il y eut notamment les images impressionnantes montrant une éruption fissurale de 25 km de long avec des fontaines de laves s'élevant à quelques kilomètres de hauteur. Cet outburst s'est produit dans la patera Tvashtar, une sorte de caldeira volcanique à laquelle on a donné le nom du dieu hindou des forgerons.

La sonde Galileo est restée en orbite dans le système jovien de 1995 à 2003. Elle a observé plus de 160 volcans actifs et un large éventail de styles d’éruption. L’une des plus spectaculaires, à gauche sur l’image, a été photographiée par Galileo en 1999 à proximité du pôle nord de Io. L’éruption a duré 15 mois. Le 26 février 2007, une nouvelle éruption au même endroit a été photographiée par la sonde New Horizons alors qu’elle croisait Jupiter, sur sa route vers Pluton. © Nasa

Il ne faudrait pas croire pour autant que l'étude du volcanisme de Io n'a été possible qu'avec les missions spatiales Voyager, Galileo et même New Horizons. Elle a aussi été conduite depuis le sol et cela a contribué à faire évoluer l'image que l'on s'en était faite. Parmi les astronomes que le satellite fascine, il y a le Français Franck Marchis. Il est actuellement l'un des principaux chercheurs en poste au Carl Sagan Center, l'une des divisions de recherche du mythique SETI Institute.

Bien qu'il s'occupe plus particulièrement maintenant du Gemini Planet Imager (GPI) et des possibilités d'imagerie directe des exoplanètes, il a été le premier en 1996 à observer les volcans de Io depuis le sol en utilisant l'instrument Adonis (Adaptive Optics Near Infrared System). Il s'agissait du premier système d'optique adaptative équipant le télescope de 3,6 m de l'Eso à La Silla au Chili.

Franck Marchis a répondu à nos questions depuis son bureau au Carl Sagan Center. Comme nous allons le voir, l'étude de Io n'a pas que des implications pour la planétologie, mais aussi dans le domaine de l'exobiologie, la recherche d'une vie ailleurs dans la Voie lactée.

Comment vous est venue votre passion pour l'observation des volcans de Io ?

Franck Marchis : Ma famille est originaire de l'île de la Réunion où se trouve l'un des volcans les plus actifs de la planète : le Piton de la Fournaise. J'ai pu ainsi m'y rendre plusieurs fois, de là est né mon intérêt pour le volcanisme. Il s'est conjugué avec une autre de mes passions, l'astronomie. Comme beaucoup, j'ai été marqué par la série Cosmos de Carl Sagan et j'apprécie donc tout particulièrement aujourd'hui de travailler dans le cadre du Seti Institute en tant que l'un des Principal Investigator du Carl Sagan Center. J'ai ainsi le privilège d'y croiser régulièrement Jill Tarter et bien sûr Frank Drake que tout le monde connaît pour leur implication de longue date dans le programme Seti.

Votre travail de chercheur a débuté en 1996 par l'étude des volcans de Io que vous avez été le premier à observer depuis le sol en utilisant de l'optique adaptative, laquelle permet de corriger la perte en résolution des images prises depuis la Terre à cause de la turbulence de l'atmosphère.

Franck Marchis : Oui, j'ai très rapidement compris que l'optique adaptative allait tout changer en astronomie à partir des années 1990. J'ai donc décidé de passer ma thèse dans ce domaine et j'ai eu la très grande chance de pouvoir le faire en étudiant le volcanisme de Io avec Adonis. Il s'agissait d'un des tout premiers instruments disponibles pour une large communauté d'astronomes permettant de faire de l'optique adaptative. Il équipait le télescope de 3,6 m de l'ESO à l'observatoire de La Silla au Chili.

L’image de Io prise en utilisant l’optique adaptative avec le télescope de 10 m du Keck dans la bande spectrale L (en haut à gauche) est dominée par les émissions volcaniques actives des points chauds, tels que celui de Loki, situé près du centre du disque. Une image de Io en haut à droite montre ce que le télescope Keck verrait sans optique adaptative. Dans la bande K (en bas à gauche), et toujours avec l’optique adaptative, les images obtenues au Keck montrent un niveau de détails comparable aux images prises en lumière visible avec la sonde Galileo (en bas à droite). © Keck Observatory

Après avoir décroché votre thèse en 2000 à l'université de Toulouse, vous avez continué à observer Io. Début 2001, avec des collègues, vous avez commencé à utiliser pour cela l'optique adaptative équipant le télescope de 10 m du W. M. Keck II à Hawaï.

Franck Marchis : Tout à fait. Et nous avons été témoins de la plus grande éruption volcanique jamais observée par l'homme dans le Système solaire. Le 22 février 2001, le volcan Surt, qui est situé dans l'hémisphère de Io faisant face à Jupiter (la lune est en rotation synchrone autour de la géante), nous est apparu comme extrêmement brillant dans l'infrarouge proche et nous avons pu mesurer une température de la lave émise qui devait être supérieure à 1.400 K. Il devait donc s'agir d'une éruption basaltique, voire ultramafique.

Trois vues de Io prises à l’aide de l’optique adaptative du télescope Keck II, juxtaposées avec une image prise par la sonde Galileo. Les images ont été prises avec trois filtres différents et montrent une grande éruption près du volcan de Surt le 22 février 2001. © Franck Marchis, UC Berkeley

Pourtant, à voir les images de Io livrées par les sondes Voyager et Galileo, on a l'impression que Io crache des laves essentiellement faites de composés soufrés.

Franck Marchis : C'est ce que l'on pouvait croire, mais les mesures des températures des laves, notamment celles faites depuis le sol dans l'infrarouge, nous ont appris que ce n'était pas le cas. Certaines températures sont si hautes qu'elles permettent de penser que l'on est parfois en présence de laves qui existaient autrefois sur Terre, il y a des milliards d'années, quand elle était plus chaude. En se refroidissant, elles donnent des komatiites, des roches ultramafiques riches en fer et magnésium. Si tel est bien le cas, les éruptions de Io nous donnent peut-être une idée du volcanisme sur Terre il y a plus de 2,5 milliards d'années, aux époques où les premières formes de vies sont apparues et se sont développées. Les couleurs jaunes, oranges et rouges sur Io sont simplement dues aux dépôts soufrés qui recouvrent des roches plus sombres.

Un échantillon de komatiite de 9 cm de long trouvé au Canada. Sur Terre la komatiite est une roche volcanique ultramafique très rare à olivine et pyroxène tirant leur nom de la rivière Komati, en Afrique du Sud. La plupart des komatiites sont vieilles de plus de deux milliards d’années. Leur formation implique des températures de fusion de l’ordre de 1.600 à 1.650 °C contrairement aux 1.250 à 1.350 °C des basaltes actuels. © Wikipédia, DP

Existe-t-il un programme de surveillance quotidienne de l'activité de volcans d'Io ?

Franck Marchis : Non, et il n'est pas rare que pour obtenir un créneau libre avec un télescope, il faille d'abord en passer par une proposition d'observation dédiée à une autre recherche considérée comme plus intéressante, par exemple au sujet des astéroïdes, mais qui laisse un peu de temps pour jeter un coup d'œil à Io. Avec mon équipe nous avons tout de même conduit entre 2003 et 2012 une quarantaine de campagnes d'observation de Io, toujours au moyen de l'optique adaptative, et en utilisant aussi d'autres télescopes que le Keck comme le VLT de l'ESO et le Gemini Nord à Hawaï. D'autres équipes ont aussi réalisé des observations. Mais depuis 2010, Io semblait plutôt calme et c'est pourquoi les outbursts très rapprochés dans le temps d'août 2013 ont surpris.

Les outbursts ne sont pas les seules traces d'activité volcanique de Io. On observe des éruptions effusives moins spectaculaires et plus fréquentes. Mon intuition me souffle que les pics d'activité de Io sont périodiques. Il y a peut-être un lien avec des phénomènes de résonances gravitationnelles avec les autres lunes de Jupiter comme celle de Laplace avec Io, Europe et Ganymède. Il est intéressant de savoir que le système des lunes galiléennes n'est pas stable. Les perturbations gravitationnelles à l'origine du volcanisme de Io évoluent dans le temps. Ce qui veut dire que dans le passé, il y a des millions d'années, son activité était peut-être différente, plus violente ou plus calme.

Observations de plusieurs éruptions depuis 2004 en utilisant le télescope Keck (mai 2004, août 2007, septembre 2007, juillet 2009), le télescope Gemini Nord de 8 m (août 2007) et le VLT de l’ESO (le Yepun de 8 m en février 2007). La signature thermique d’un outburst à Tvashtar peut être vue près du pôle nord sur les images collectées en 2007. Un autre outburst a été détecté dans la région de la patera Loki en juillet 2009, le dernier avant celui de 2013. © Franck Marchis

Pour mieux comprendre Io, il faudrait un vrai programme de surveillance. Il nous permettrait par exemple de savoir si Io libère son énergie thermique interne principalement avec des outbursts ou à l'aide des nombreux volcans effusifs ainsi que de collecter plus de données sur les températures des laves. Toutes ces informations nous aideraient à mieux trancher entre les modèles proposés pour décrire la structure interne de Io et la machinerie alimentant ses volcans.

Quel est l'avenir de l'étude de l'activité volcanique de Io ?

Franck Marchis : Les observations au sol vont se poursuivre en utilisant l'optique adaptative dont la technologie se perfectionne au cours des années. Même si j'observe encore Io quand c'est possible, je m'occupe plus particulièrement depuis quelques années de l'imagerie directe des exoplanètes avec le Gemini Planet Imager. Des observations d'Europe ont été menées avec le GPI et d'autres sont prévues avec lui pour Io. Une fois que la construction du Télescope de Trente Mètres (en anglais Thirty Meter Telecope ou TMT) sera achevée, son système d'optique adaptative permettra des observations avec une résolution spatiale dix fois supérieure à celle du télescope spatial Hubble. On devrait pouvoir obtenir des images globales avec une résolution comparable à celles livrées par Galileo lors de ses survols de Io.

Ces images globales de Io prises par la sonde Galileo montrent clairement son activité éruptive. Deux volcans associés à des paterae, des sortes de caldeira volcanique, sont indiqués. © Nasa, JPL, University of Arizona

Il n'y a de toute façon pas de réel programme à court terme d'observation avec des sondes spécifiquement dédiées à Io, même si le projet Io Volcano Observer (IVO), une sonde qui se mettrait en orbite autour de Jupiter, est à l'étude. Une sonde en orbite autour d'Io pour surveiller en permanence son activité poserait de nombreux défis. Les flux de particules chargées dans la magnétosphère de Jupiter au voisinage de Io sont particulièrement intenses, ce qui nécessiterait un durcissement vraiment efficace de l'électronique de la sonde. Comme dans le cas de Galileo, les instruments risqueraient d'être facilement saturés par la lumière émise lors des outbursts de Io.

Dans l'idéal, pour comprendre le volcanisme sur Io, comme me l'a dit un ami géophysicien, il faudrait envoyer des volcanologues avec des équipements aux bords des volcans de Io. On ne voit pas comment cela pourrait se faire dans les prochaines décennies.

Une comparaison de la résolution des images de la surface de Io obtenues avec le Keck et une simulation de celle que devrait fournir le TMT. © Franck Marchis

L'étude de Io a bien sûr un intérêt intrinsèque, en particulier pour un volcanologue, mais a-t-elle d'autres justifications ?

Franck Marchis : Absolument. Des exoplanètes gazeuses sont plus faciles à détecter et à imager que des superterres. C'est une hypothèse raisonnable qu'elles possèdent aussi des exolunes. Plusieurs scénarios ont été avancés pour expliquer l'origine de la vie sur Terre en faisant intervenir de façon cruciale du volcanisme, par exemple au niveau des sources hydrothermales ou pour rendre compte de la formation des océans. On peut transposer ces scénarios à des exolunes en orbite autour de géantes gazeuses dans la zone d'habitabilité de leur étoile hôte. D'ailleurs, c'est déjà ce que nous faisons d'une certaine façon avec Europe. Détecter et comprendre du volcanisme sur des exolunes à partir des connaissances que nous aurons acquises avec l'étude de Io peut donc nous aider à chercher de la vie ailleurs et à la découvrir. Il se pourrait que la Pandora d'Avatar soit bien plus que de la science-fiction.