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Ganymède : Hubble confirme l’existence d’un océan d'eau salée

ActualitéClassé sous :Système solaire , Hubble , Jupiter

L'existence d'un océan dans les profondeurs d'Europe, une lune de Jupiter, ne fait plus de doutes. On suspectait également qu'il y en ait un dans Ganymède, un autre satellite galiléen, notamment depuis la mission Galileo. Le comportement de ses aurores polaires étudiées avec Hubble semble bel et bien confirmer la présence d'un océan qui contiendrait plus d'eau que tous ceux de la Terre.

À côté de la mécanique céleste, il y a ce que le prix Nobel de physique Hannes Alfvén a appelé l’électrodynamique cosmique, c’est-à-dire la science des phénomènes électromagnétiques associés aux astres. Ce schéma montre des lignes du champ magnétique de Jupiter enveloppant la lune Ganymède. Ce champ influence la formation des aurores dans la magnétosphère propre du satellite naturel, qu’il génère par effet dynamo. © Nasa, Esa, A. Feild (STScI)

On fête cette année les 25 ans de la mise en orbite du télescope spatial Hubble. On lui doit de nombreuses découvertes en astrophysique et en cosmologie, mais il nous permet aussi d'étudier les mystères du Système solaire. Il a par exemple, révélé l'existence de panaches d'eau montant de la surface d'Europe, l'une des lunes de Jupiter. Une équipe de géophysiciens de l'Université de Cologne a joué les planétologues avec Hubble. Elle vient d'annoncer dans une publication que des observations conduites à l'aide du télescope spatial confirmaient une conjecture remontant aux années 1970, laquelle a pris plus de poids suite aux mesures de la mission Galileo, au cours des années 1990 et jusqu'au début des années 2000.

Les ovales auroraux sur Ganymède sont bien visibles dans l’ultraviolet si on les observe avec un télescope en dehors de l’atmosphère. On voit ici en fausses couleurs (en bleu et blanc), ces ovales révélésavec les instruments d’Hubble. L’image de Ganymède a été réalisée par la sonde Galileo. © Nasa, Esa, A. Feild (STScI)

La magnétosphère de Ganymède, de Galileo à Hubble

Le magnétomètre équipant la sonde Galileo avait en effet permis de découvrir l'existence d'une magnétosphère propre à Ganymède, une autre des lunes de Jupiter. C'était la première fois que l'on observait un satellite générant sont propre champ magnétique à l'aide d'un effet dynamo actif. Ce n'est pas complètement surprenant étant donné qu'avec une taille supérieure à Pluton, et même Mercure, Ganymède est le plus gros satellite naturel du Système solaire et devait forcément s'être différentié, à l'instar de la Terre. Elle devait donc posséder un noyau contenant du fer et du nickel susceptible de produire un analogue de la géodynamo terrestre. Les caractéristiques de ce champ magnétique ouvrant une fenêtre sur l'intérieur de cette lune, les planétologues avaient pu inférer des données de Galileo qu'un océan d'eau liquide salée devait exister à l'intérieur de la planète. Mais l'hypothèse restait controversée.

L'équipe de chercheurs de l'Université de Cologne a eu une brillante idée pour tenter de trancher le débat : utiliser les observations d'Hubble concernant la position des ovales auroraux de Ganymède. Le phénomène des aurores polaires n'est pas limité qu'à la Terre. On en observe de spectaculaires sur Saturne et Jupiter, mais aussi aux pôles de Ganymède. Elles résultent aussi bien de l'existence de la magnétosphère de la lune que de celle de Jupiter dans laquelle elle est plongée. Du fait des mouvements de Ganymède dans la magnétosphère de la géante gazeuse, les ovales auroraux encerclant le satellite devraient osciller avec une amplitude de 6°, comme le montre le schéma ci-dessous. Mais s'il existe un océan salé important dans les profondeurs de Ganymède, tout change.

En l’absence d’océan intérieur, les ovales auroraux de Ganymède devraient osciller de 6°. Avec un océan de 100 km de profondeur, les oscillations sont amorties et elles ne sont plus que de 2°. © Nasa, Esa, A. Feild (STScI)

Un océan salé de 100 km de profondeur, conducteur d’électricité

En effet, dans le référentiel de Ganymède, le champ magnétique de Jupiter est variable au fur et à mesure qu'elle parcourt son orbite. Dans un milieu conducteur comme l'est l'eau liquide salée, l'induction va produire des champs électriques qui a leur tour vont générer des champs magnétiques. C'est d'ailleurs ce phénomène qui permettait d'expliquer les anomalies du champ magnétique de Ganymède détectées par Galileo. Mais en l'occurrence, le champ magnétique généré peut aussi diminuer les amplitudes des oscillations des ovales auroraux. Ces ovales et leurs positions sont bien visibles dans l'ultraviolet pour les instruments d'Hubble alors qu'ils ne le sont pas sur Terre du fait de l'atmosphère.

Un schéma montrant la structure interne de Ganymède déduite en partie des observations d’Hubble. Un océan salé entoure un manteau (mantle) composé de glace (ice) et de roches. © Nasa, Esa, A. Feild (STScI)

En mesurant les oscillations des ovales auroraux, les chercheurs ont établi qu'elles n'étaient que de 2° au lieu des 6° attendus. Il s'agit d'un argument fort pour affirmer l'existence d'un océan à l'intérieur de Ganymède. Il serait pris en sandwich entre une croûte superficielle épaisse de 150 km constituée principalement de glace et un manteau supérieur formé de glace enrobant un manteau inférieur silicaté qui entoure lui-même le noyau ferreux de Ganymède. Les mesures du télescope spatial permettent aussi d'inférer la profondeur de l'océan d'eau liquide, laquelle serait de 100 km. Cette quantité d'eau est supérieure à celle des océans terrestres. Inutile de dire qu'une telle découverte a de quoi exciter les exobiologistes, surtout lorsque l'on sait que la mission Juice de l'Esa est en préparation.

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