La banquise d'Europe en vue rapprochée (fausses couleurs). Elle a été prise lors de la mission Galileo. Le caractère chaotique de ces terrains laisse penser que de la glace se fracture de temps en temps pour laisser remonter de l'eau liquide en surface. Au contact du vide spatial, elle doit geler rapidement, emprisonnant peut-être des formes de vie. © Nasa

Sciences

Exobiologie : une carte pour chercher la vie sur Europe

ActualitéClassé sous :Système solaire , europe , océan

Les glaces d'Europe, la lune de Jupiter, pourraient contenir des biosignatures des formes de vie qui existent peut-être dans son océan. Une carte de l'exposition aux radiations de ces glaces a été dressée, indiquant là où ces biosignatures seraient le moins dégradées et donc où les chercher.

Tous ceux qui ont vu le film 2010 : L'Année du premier contact, tiré du roman d'Arthur Clarke faisant suite à 2001, l'Odyssée de l'espace, rêvent probablement du jour où une mission consacrée à Europe, la lune glacée de Jupiter, permettrait à la réalité de rattraper la fiction. En l'occurrence, il s'agirait au moins de la détection à la surface de la banquise d'Europe - dont il n'est pas douteux qu'elle recouvre un océan - de molécules organiques qui seraient des biosignatures incontestables de l'existence de forme de vie dans cet océan. Dans l'idéal, il faudrait même que ce soit des formes de vie.

Malheureusement, il y a plusieurs obstacles pour le succès de cette mission et il se pourrait bien, comme Futura l'expliquait dans l'article précédent ci-dessous, que les glaces que l'on trouve en surface ne puissent être que des échantillons vieux de quelques centaines de milliers d'années, voire de quelques millions d'années, de ce qui se trouve dans cet océan. Nous n'aurions donc accès qu'à des fossiles, dans le meilleur des cas.

Une vue d'artiste de la banquise d'Europe. Des geysers pourraient provenir directement de l'océan d'Europe, éjectant en surface des molécules biologiques et pas simplement organiques. Ces molécules seraient malheureusement détruites en surface à cause des radiations. © NASA/JPL-Caltech

Des électrons tueurs de satellites et destructeurs d'acides aminés

Le gros problème avec une mission sur Europe, c'est le niveau de radiation qui est très élevé avec notamment la présence de ce que l'on appelle des électrons tueurs. Nous le savons depuis 1973, quand la sonde spatiale Pioneer 10 passa près de Jupiter et y détecta un énorme champ magnétique ainsi qu'une intense ceinture de radiation. On s'en doutait depuis que deux jeunes radioastronomes, Ken Franklin et Bernie Burke, découvrirent par hasard que Jupiter était une intense source de rayonnement radio, en 1955. Peu de temps après, en 1959, suite à la découverte de la ceinture de radiation terrestre par Van Allen, Frank Drake - que l'on connaît pour sa célèbre équation et qui est à l'origine du programme Seti - étudia les émissions radio de Jupiter. À partir de leur spectre, il en conclut que ces ondes étaient probablement émises par des électrons capturés dans un puissant champ magnétique.

Or, ces électrons ne sont pas tendres avec l'électronique embarquée à bord des sondes, et même en durcissant cette électronique, comme on dit, ces engins ne peuvent pas travailler longtemps dans les régions où ils se trouvent. Même la sonde Europa Clipper, qui devrait spécifiquement étudier Europe au cours des années 2020, sera obligée de décrire des orbites très elliptiques de sorte que les survols rapprochés d'Europe alterneront avec des moments ou la sonde sera loin de la lune.

En mauve, les régions d'Europe les plus exposées aux radiations. © U.S. Geological Survey, NASA/JPL-Caltech, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Nature Astronomy

Mais imaginons que l'on décide d'envoyer en mission suicide un atterrisseur sur Europe. On aura tout intérêt à ce qu'il se trouve dans une région la moins exposée possible aux radiations et pas simplement là où l'on peut penser que la banquise est la plus à même de laisser passer des échantillons le plus directement liés à l'eau liquide de l'océan d'Europe.

Une équipe de chercheurs états-uniens vient justement de publier un article dans Nature Astronomy qui apporte des éléments à la résolution de ce problème. Les astronomes se sont pour cela servis de données collectées par les missions Galileo et Voyager 1 pour dresser une carte des régions les plus intensément bombardées par les radiations. Ils en ont déduit aussi la profondeur de la glace à laquelle des acides aminés, des molécules à la base de la vie telle que nous la connaissons et qui forment les protéines, pourraient rester intactes.

Il s'avère que les régions les plus propices à la recherche de biosignatures sont aux pôles d'Europe et qu'un centimètre de glace serait une protection suffisante alors qu'il faudrait chercher de 10 à 20 centimètres de profondeur dans la glace au niveau de l'équateur par exemple.

  • Proche de Jupiter, Europe est recouverte d'une banquise peu cratérisée et marquée par des fractures et autres structures qui prouvent que sous cette banquise se trouve un océan.
  • Europe devrait posséder une activité volcanique provoquée, comme dans le cas de sa proche voisine Io, par les forces de marée du système jupitérien. Ce volcanisme pourrait avoir aidé à la naissance de la vie et à son développement au niveau de sources hydrothermales.
  • Les exobiologistes envisagent différents scénarios pour avoir des preuves de l'existence de cette vie, comme passer à travers des geysers émis par Europe ou se procurer d'une façon ou d'une autre des échantillons de glace d'Europe.
  • Des simulations de la convection de la banquise d'Europe laissent penser que la glace en surface n'est qu'un fossile de l'eau de son océan, âgée d'environ un million d'années et peut-être plus. Des traces de vie dans cette glace seraient donc anciennes.
  • Une carte des zones les moins exposées aux radiations dans la magnétosphère de Jupiter localise les régions ou des molécules biologiques seraient intactes, pas trop loin de la surface.
Pour en savoir plus

Exobiologie : trouver des traces de vie récentes sur Europe, une mission impossible ?

Article de Laurent Sacco publié le 15/07/2018

Les surfaces d'Europe et Ganymède pourraient ne se renouveler qu'à l'échelle du million d'années, de sorte que la glace à la surface de leurs banquises ne serait qu'un échantillon fossile de l'eau contenue dans les océans de ces lunes glacées de Jupiter. Fouiller dans cette glace pourrait donc ne nous donner accès qu'à des fossiles de la vie éventuellement présente dans leurs océans.

Voilà 10 ans cette année, le 19 mars 2008 pour être précis, décédait Arthur Clarke. Au début des années 1980, dans son fameux roman 2010 : Odyssée deux, l'inventeur du concept de satellite géostationnaire prenait déjà au sérieux l'idée que des formes de vie pouvaient peut-être exister dans l'océan sous la banquise d'Europe, la lune glacée, de plus en plus célèbre, de Jupiter. Il ne faisait que reprendre en partie, pour son roman de hard SF, les résultats que l'on venait juste d'obtenir après le succès des missions Voyager 1 et 2 lors de leurs visites des lunes de Jupiter. La découverte du volcanisme de Io avait alors été faite et les premières images rapprochées de la banquise d'Europe avaient été obtenues. Inspirés par celle des formes de vie au voisinage des sources hydrothermales dans les abysses au cours des années 1970, certains avaient spéculé qu'il pourrait en exister de similaires dans l'océan d'Europe, avec un volcanisme provenant, comme dans le cas d'Io, des forces de marée du système jupitérien. C'est peut-être ainsi que la vie sur Terre est née, dans les parois des cheminées de sources hydrothermales similaires pendant l'Hadéen ou au début de l'Archéen.

Les exobiologistes du XXIe siècle sont de plus en plus convaincus que l'idée est raisonnable et qu'il serait du plus haut intérêt d'envoyer des missions pour regarder Europe d'un peu plus près, voire même d'essayer de faire pénétrer un engin dans cet océan. Cela n'est malheureusement pas sans poser un certain nombre de problèmes.

Que cache la banquise de l'océan d'Europe, la lune de Jupiter ? Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa, Jet Propulsion Laboratory

Déjà, le niveau de radiations au voisinage d'Europe est considérable de sorte qu'une sonde devrait posséder une électronique particulièrement durcie, comme on dit dans le jargon, pour supporter ce niveau de rayonnement suffisamment longtemps pour espérer faire des découvertes en orbite autour d'Europe voire en se posant carrément sur la surface de la lune. C'est d'ailleurs en partie pour cette raison que la mission Juice de l'ESA va plutôt étudier Ganymède et Callisto, qui possèdent elles aussi un océan souterrain, bien que moins spectaculaire, mais qui sont surtout exposées à bien moins de radiations. On ne connaît pas vraiment non plus l'épaisseur de la banquise d'Europe, qui pourrait peut-être être trop importante pour assurer le succès d'une mission.

Des traces de vie dans des échantillons de glaces d'Europe ?

Heureusement, il existe des moyens de contourner ces problèmes. Déjà, nous disposons d'observations de plus en plus solides démontrant l'existence de geysers, s'élevant parfois de la surface d'Europe. Il suffirait peut-être d'un passage avec des détecteurs adéquats à l'intérieur de ces geysers pour mettre en évidence la présence de molécules organiques complexes, incontestablement liées à la vie telle que nous la connaissons. Dans le cas contraire, on ne pourrait tirer aucune conclusion. Enfin, comme Futura l'expliquait dans un précédent article (voir ci-dessous), il nous suffirait peut-être d'aller chercher, pas trop loin d'Europe, des blocs de glace provenant de sa surface et qui auraient été éjectés dans l'espace par la chute d'un petit astéroïde sur cette lune.

Une simulation en 2D de la convection dans la banquise de l'océan d'Europe. La région de couleur rouge-orange est moins convective et est composée d'une glace cassante. © NASA/JPL-Caltech/Gretchen McCartney

Il y a toutefois un petit bémol à ces deux techniques comme l'illustre bien les travaux du planétologue états-unien Robert Pappalardo (que l'on peut voir dans la première vidéo ci-dessus) et qu'il a publiés avec son collègue Samuel M. Howell, du Jet Propulsion Laboratory, dans un article de Geophysical Research Letters.

Les deux chercheurs ont modélisé la convection à l'intérieur des banquises des océans d'Europe et de Ganymède, obtenant des simulations numériques qui ne sont pas sans rappeler celles que l'on fait sur Terre au niveau du manteau pour décrire les mouvements de la tectonique des plaques. Il s'agissait de tenter d'expliquer la présence de sortes de bandes et de fractures en rainures sur la surface de ces lunes, larges de plusieurs dizaines de kilomètres et longues de plusieurs centaines.

Ils ont découvert qu'il s'écoulait au moins des centaines de milliers d'années et peut-être même des millions d'années entre le moment où l'eau de l'océan d'Europe ou Ganymède s'élève par convection et celui où elle arrive en surface. À moins que l'eau des geysers ne vienne directement de l'océan d'Europe et pas de lac sous sa surface, dans les deux cas, les échantillons d'eau et de glace que l'on pourrait analyser seraient donc, en quelque sorte, des échantillons fossiles datant d'au moins plusieurs centaines de milliers d'années. Ils ne pourraient donc refléter l'existence que de formes de vie qui existaient, elles aussi, il y a longtemps et peut-être des millions d'années.

Toutes ces spéculations pourraient avoir des confirmations avec une sonde de la Nasa spécifiquement dédiée à l'étude d'Europe, à savoir Europa Clipper.


Exobiologie : une astuce pour chercher la vie sur Europe

Article de Laurent Sacco publié le 06/12/2013

La surface d'Europe, la lune de Jupiter, fait penser à une banquise tourmentée, particulièrement à l'équateur où se trouvent des terrains dits chaotiques. Selon des planétologues ayant conduit des simulations numériques de l'océan emprisonné sous cette banquise, ces terrains trahiraient des mouvements de convection au sein de cette masse d'eau, avec pour conséquence des diapirs de glace. D'où la possibilité de chercher en surface des restes d'hypothétiques organismes vivants.

Lorsqu'on envisage de chercher une forme de vie ailleurs que sur Terre dans le Système solaire, le nom d'une lune de Jupiter revient souvent. Il s'agit d'Europe (Europa en anglais). Les missions Voyager ont révélé qu'elle était couverte d'une banquise peu cratérisée comparée à la surface de la Lune. Elle est donc jeune, sans quoi elle aurait gardé la mémoire des multiples impacts qu'elle a dû subir. La découverte du volcanisme sur Io a accrédité l'idée que les forces de marée qui chauffent l'intérieur d'Io doivent aussi, dans une moindre mesure, chauffer l'intérieur d'Europe.

Planétologues et exobiologistes n'ont pas tardé à en tirer les conclusions qui s'imposaient. La surface d'Europe devait être l'analogue de la banquise sur Terre et recouvrir un océan d'eau liquide. Cet océan pouvait abriter des formes de vie tirant leur énergie par chimiosynthèse à partir de cheminées hydrothermales, comme on en avait découvert sur Terre pendant les années 1970. Cette hypothèse a depuis lors été largement médiatisée notamment par les œuvres d'Arthur Clarke. Elle fait rêver, et il est même possible que la meilleure chance d'étudier un jour une forme de vie extraterrestre se trouve dans l'océan d'Europe, et pas quelque part sur Mars.

Pour en avoir le cœur net, il faudrait envoyer un robot d'exploration, mais toute la question est de savoir si la banquise d'Europe est suffisamment mince pour que ce robot puisse se frayer un passage en faisant fondre la glace pour accéder à l'océan d'Europe.

Cette vue des terrains chaotiques d'Europe est large de 238 par 225 km. Elle a été prise par la sonde Galileo, et fait penser à la banquise terrestre. © Nasa

Des extrêmophiles « européens » dans des météorites ?

Si l'on en croit le grand physicien Freeman Dyson l'idée de forer à travers les glaces d'Europe est probablement une perte de temps. Il a fait remarquer que les observations de la surface de la lune de Jupiter par les sondes Voyager montraient que sa banquise était couverte de zones de fractures. La mission Galileo a largement confirmé ces observations, et elle a fourni des images détaillées de zones que l'on appelle des terrains chaotiques (ou terrains de chaos), en particulier à proximité de l'équateur d'Europe. En exogéologie, un terrain de chaos est une surface planétaire où les zones de crêtes, de fissures et de plaine sont confuses et mêlées les unes aux autres. Dans le cas d'Europe, cela fait parfois penser à la banquise en débâcle qui aurait brutalement gelé à nouveau.

Selon Dyson, cela impliquerait que de l'eau de l'océan d'Europe remonte naturellement en surface, et surtout que la glace est suffisamment peu épaisse pour que cela soit arrivé aussi lors d'impacts d'astéroïdes. Non seulement il se pourrait que l'on trouve en surface des blocs de glace contenant des formes de vie prises au piège à l'occasion de ces remontées d'eau liquide, mais la banlieue d'Europe pourrait aussi bien être remplie d'échantillons de son océan éjectés en orbite à l'occasion de ces impacts. Inutile de chercher à pénétrer dans l'océan d'Europe et peut-être même de s'y poser, selon le physicien. Il suffirait d'envoyer une sonde inspecter des fragments de la banquise d'Europe dans l'espace. L'idée est particulièrement ingénieuse, surtout lorsqu'on se rappelle que la nature a déjà mis gracieusement à notre disposition depuis longtemps des échantillons de la surface de la Lune et de Mars sous forme de météorites terrestres.

Une vue d'artiste en coupe de la banquise d'Europe. Des diapirs de glace salés sont en train de remonter sous une région des terrains chaotiques d'Europe. © Nasa, JPL-Caltech

Océan salé en convection sur Europe

De chercheurs viennent d'ailleurs de publier dans Nature Geoscience un article qui apporte un peu d'eau au moulin de Dyson. Ils ont modélisé sur ordinateur la dynamique de l'océan d’Europe et ses interactions avec la banquise. Les calculs ont montré qu'il était possible d'expliquer la curieuse concentration des terrains chaotiques d'Europe vers son équateur. Les sources de chaleur à l'intérieur de la lune glacée seraient assez importantes pour entraîner de larges mouvements de convection. Les eaux les plus chaudes remonteraient en direction de la banquise vers l'équateur, et les plus froides s'enfonceraient non loin des pôles. Ces remontées d'eau chaude favoriseraient la formation de diapirs de glace à l'équateur qui provoqueraient la fracturation de la banquise.

Si les planétologues ont raison, cela veut donc dire qu'il doit exister d'importantes sources de chaleur dans l'océan d'Europe, et donc un environnement favorable à la vie, fût-elle sous forme d'extrêmophiles. Cela signifie probablement aussi que l'on pourrait avoir accès à des échantillons frais de cet océan, peut-être avec des formes de vie piégées dans la glace, simplement en explorant en surface certaines parties des terrains chaotiques à l'équateur d'Europe.

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