Plus gros satellite de Jupiter, la lune Ganymède est recouverte d'une surface glacée, formée et déformée par une variété de processus tectoniques, d'impacts et, peut-être, d'événements cryovolcaniques. L'histoire de Ganymède semble divisée en trois phases distinctes. À une époque précoce, il y a plus de 4 milliards d’années, dominée par des cratères d'impact, ont succédé une période marquée par de grands bouleversements tectoniques puis, finalement, une phase de repos caractérisée par une baisse progressive des flux de chaleur et de rares impacts. Les images et les données à l’origine de la première carte géologique de cette lune ont été recueillies au cours des survols de Voyager 1 et Voyager 2 (1979), ainsi que lors de la mission Galileo en orbite autour de Jupiter (1995-2003). © Nasa,USGS

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Ganymède : une première carte géologique... en attendant la mission Juice

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La plus grosse lune du Système solaire a été examinée de près par les missions Voyager et Galileo, celle-ci nommée en hommage à Galilée qui en fait la première observation. En attendant d'en savoir plus sur elle grâce à la mission Juice, l'USGS publie une carte géologique complète de cette lune de Jupiter. C'est la première pour une lune glacée.

Europe fait rêver. La découverte de panaches contenant de la vapeur d'eau s'élevant de son pôle sud n'a fait que rendre plus attractive encore pour l'exobiologiste cette lune de Jupiter. Pourtant, lorsque la mission Juice (pour JUpiter ICy moons Explorer) l'atteindra, probablement vers 2030, elle ne sera pas son principal sujet d'étude. Si la sonde européenne va bien survoler à deux reprises Europe, c'est autour de Ganymède qu'elle se mettra en orbite.

Malgré tout, les instruments de Juice fourniront tout de même les premiers sondages de la subsurface d'Europe. On pourra alors chercher des réservoirs d'eau liquide et déterminer l'épaisseur minimale de la croûte de glace au-dessus des régions récemment actives. On devrait mieux connaître aussi la composition des matériaux qui, en plus de la glace, se trouvent dans la banquise d'Europe et l'on cherchera à déterminer si des mouvements tectoniques sont encore actifs. Tout cela permettra de choisir de possibles sites d'atterrissage pour de futures missions.

Une comparaison des tailles des quatre célèbres grandes lunes de Jupiter, dites galiléennes. De gauche à droite, voici Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces images ont été prises par la sonde de la mission New Horizon, alors qu'elle était en route vers Pluton. © Nasa

Un océan dans les profondeurs de Ganymède

Mais pourquoi Ganymède retient-elle donc tant l'attention ? Parce qu'elle cumule les particularités. Avec un diamètre de 5.268 km, elle est la plus grande lune du Système solaire. Sa taille est même supérieure à celles de Titan et de Mercure. La sonde Galileo a mis en évidence son propre champ magnétique, une caractéristique unique parmi les lunes du Système solaire, pour autant que nous le sachions.

Ce champ est probablement généré par une dynamo auto-excitatrice comme la géodynamo sur Terre. Ganymède est presque à moitié composée de glace d'eau, le reste étant des roches silicatées. Mais si l'on en croit les mesures fines de son champ magnétique, il doit exister vers 150 à 200 km de profondeur sous la surface un océan salé.

Une vue d'artiste de la mission Juice en orbite autour de Ganymède. Au fond à gauche se montrent Io la volcanique avec son tore de soufre et en bas, au premier plan, Europe. L'étude du moment d'inertie de Ganymède ainsi que la découverte de son champ magnétique laissent fortement penser que cette lune constituée à plus de 40 % de glace contient un noyau ferreux liquide, comme la Terre, ainsi qu'un océan sous sa surface. Des mouvements verticaux, semblables à des diapirs, existent peut-être dans le manteau glacé de Ganymède comme on les voit (en rose) sur la coupe de ce corps céleste. © Esa, M. Carroll

Ganymède apparaît finalement comme un laboratoire naturel de choix pour explorer la physique et la chimie d'une lune glacée, en particulier parce que son champ magnétique ouvre une fenêtre naturelle sur celles d'un océan à l'intérieur de telles lunes. Elle intéresse donc l'exobiologiste mais aussi le planétologue cherchant à mieux connaître le système jovien et son histoire.

La surface de Ganymède est en effet constituée de deux types de terrains. On trouve des régions sombres très anciennes, car fortement cratérisées, et des régions plus claires et plus jeunes marquées par de nombreux sillons et dorsales. Le terrain sombre, qui occupe à peu près un tiers de la surface, contient des argiles et des matières organiques.

Des images de la surface de Ganymède prise par Voyager 2. Certaines structures font penser à la banquise d'Europe et sont peut-être les traces d'une époque où cette lune a été chauffée et malaxée par des forces de marée. © Nasa

Ganymède, un future colonie humaine dans le Système solaire ?

Si l'Homme devait un jour établir une colonie autour de Jupiter, on pourrait penser que Ganymède serait un excellent camp de base pour des missions d'exploration d'Europe, Callisto et peut-être Io. Un jour, peut-être, un nouvel Haroun Tazieff, le célèbre volcanologue dont on va fêter le centenaire en 2014, étudierait alors les coulées et les fontaines de lave de Paterae Tvashtar sur Io depuis sa base de travail installée sur Ganymède. Dans son roman, Rendez-vous avec Rama, Arthur Clarke envisageait d'ailleurs qu'au XXIIe siècle, plusieurs des lunes du Système solaire seraient colonisées, dont Ganymède. Toutefois, si l'on se fie à une étude réalisée par la Nasa, Hope (Human Outer Planet Exploration), le choix de Callisto serait meilleur. Il existe en effet une ceinture de radiations autour de Jupiter. Le bombardement des particules est approximativement dix fois plus élevé que ce que laisse passer la ceinture terrestre de radiations de Van Allen, et il décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne de Jupiter. Un sonde en orbite autour d'Europe aurait besoin d'un très fort blindage pour subsister longtemps et Ganymède, malgré sa magnétosphère et son éloignement plus important de Jupiter, n'est pas un environnement très accueillant pour l'Homme en surface. De ce point de vue, coloniser Callisto serait plus indiqué.

En attendant ce jour et les résultats de la mission Juice, qui sera précédée par la mission Juno autour de Jupiter en 2016, les planétologues et les exobiologistes peuvent désormais se servir de la première carte géologique complète de Ganymède pour tenter de percer les secrets de son origine et préparer des missions d'exploration. Elle a été dressée récemment par des géologues planétaires de l'USGS (U.S. Geological Survey), à partir des données récoltées lors des différents survols de la lune effectués par trois missions, Voyager 1 et 2, en 1979, et Galileo entre 1995 et 2003. Ce travail de géologie n'avait encore jamais été fait pour une lune glacée. Ce sera donc un outil de travail précieux pour les planétologues d'aujourd'hui et de demain...

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