Mauvaise astronomie | Les doubles crêtes de glace d’Europe ont un analogue au Groenland

Europe est l’un des mondes les plus intrigants du système solaire.

C’est la plus petite des grandes lunes de Jupiter, et juste un tout petit peu plus petite que notre propre Lune. Lorsque les deux engins spatiaux Voyager ont survolé en 1979, ils en ont renvoyé des images à relativement haute résolution, révélant plusieurs surprises. La première est que la surface est globalement très lisse, avec très peu de cratères. Cela implique que la surface est jeune ; tous les anciens cratères doivent avoir été lissés, repavés dans une histoire géologique relativement récente.

Une autre est que la surface est principalement constituée de glace d’eau, recouverte de stries plus foncées de matière brun rougeâtre, probablement des molécules organiques complexes appelées tholins. Il existe de nombreuses autres caractéristiques telles que le terrain chaotique, les crêtes, etc. manteau de roche. En fait, Europe contient probablement plus d’eau que la Terre à sa surface !

L’océan est maintenu au chaud par le stress des marées de la gravité de Jupiter, qui serre et comprime perpétuellement la lune alors qu’elle orbite autour de la planète sur une trajectoire légèrement elliptique. Les tholins plus sombres pourraient être le résultat de molécules remontées à la surface à travers des fissures qui sont ensuite bombardées par le rayonnement du champ magnétique immensément puissant de Jupiter.

Cela évoque la possibilité de la vie. Si ces molécules peuvent être ramenées dans l’océan, elles pourraient être les précurseurs de la biologie. Pourrait-il y avoir des poissons extraterrestres nageant dans les profondeurs sans soleil en permanence ?

Cette question est à l’origine de nombreuses études sur Europe. Pour que cela fonctionne, l’eau d’en bas doit interagir avec la surface d’une manière ou d’une autre. Cela peut-il arriver ?

Une nouvelle étude a peut-être trouvé le lien. Une équipe de scientifiques a examiné une étrange crête au Groenland qui ressemble aux structures d’Europe et pense qu’ils ont trouvé un mécanisme de formation qui a des implications pour la vie sous la coquille d’Europe [link to paper].

Europa est couverte de doubles crêtes impaires; deux crêtes parallèles le long d’un creux entre elles. Ces crêtes peuvent mesurer des centaines de mètres de haut et des centaines de kilomètres de long, et elles sont la caractéristique de surface la plus courante sur la lune. Plusieurs mécanismes différents ont été proposés pour leur formation, la plupart impliquant de l’eau près de la surface interagissant avec la coque et la déformation de la coque par compression, ou chauffant lorsque des parties de celle-ci sont cisaillées latéralement, etc.

De telles idées sont limitées par le manque de telles structures ici sur Terre. Ils sont omniprésents sur Europa, mais localement ils n’ont jamais été repérés.

Jusqu’à récemment, c’est. Une étude récente utilisée pour créer des modèles numériques d’élévation a montré une double crête sur la glace dans le nord-ouest du Groenland, deux longues collines parallèles de chaque côté d’un creux. Les collines sont basses, d’environ 2 mètres de haut, et s’étendent sur 800 mètres sur toute leur longueur. Une caractéristique clé est le rapport entre la hauteur d’une crête donnée et la distance à travers le creux mesurée d’un sommet de crête à l’autre. Sur Europe, c’est environ 0,6, et – une fois la différence entre la gravité d’Europe et celle de la Terre prise en compte, puisque notre gravité plus forte fait s’effondrer les collines si elles deviennent trop grandes – pour la crête du Groenland, c’est environ 0,4, ce qui, selon les scientifiques, est cohérent avec la gravité européenne. rapport de crête. C’est important, si le mécanisme de formation est le même.

Alors peut-être qu’ils se forment à peu près de la même manière. Comment s’est formé celui sur Terre ?

Compte tenu de la glace et des saisons dans cette région, les scientifiques pensent qu’il s’agit en fait d’un processus en plusieurs étapes. La glace de surface est poreuse et forme une couche d’une dizaine de mètres d’épaisseur. En dessous, observé à l’aide d’un radar pénétrant dans le sol, se trouve un seuil d’eau, une intrusion d’eau plate – pensez-y comme une rivière souterraine peu profonde qui ne coule pas – alimentée par la fonte de la surface par temps chaud. En dessous, il y a de la glace très dure et impénétrable.

Lorsqu’il fait froid, le seuil d’eau liquide gèle de l’extérieur vers l’intérieur. L’eau se dilate lorsqu’elle gèle, ce qui exerce une forte pression vers l’extérieur sur la glace qui l’entoure. La glace en dessous est très dure, mais la glace au-dessus est poreuse et faible, de sorte que l’eau a tendance à se dilater vers le haut, à geler sur place et à former une plaque verticale de glace plus dure.

Si le seuil dégèle un peu, ou si plus d’eau s’y écoule, les processus peuvent se répéter. Mais maintenant, il y a un bouchon vertical de glace plus dure au-dessus du seuil, comme un mur qui coule au milieu d’une rivière. Cela reste en place, tandis que la glace encore poreuse de chaque côté est poussée par le bas par le seuil de congélation. Faire mousser, répéter le rinçage. Finalement, vous obtenez deux arêtes de chaque côté du seuil, poussées parallèlement sur toute la longueur du seuil. La hauteur des crêtes et la distance entre elles dépendent de nombreux facteurs, mais le rapport reste relativement constant sur toute la longueur.

OK, donc si ça marche pour le Groenland, qu’en est-il d’Europe ? Il n’y a pas de saisons de dégel et de gel et il n’y a pas d’eau de surface. Mais s’il y a des fissures sous la coquille de glace à l’endroit où elle rencontre l’océan, les marées de Jupiter peuvent forcer l’eau à remonter vers la surface, c’est ainsi qu’un seuil Europan pourrait être fabriqué. Dans ce cas, la même physique prend le dessus et les doubles crêtes parallèles se forment comme au Groenland.

Si tel est le cas – et rappelez-vous qu’il ne s’agit que d’une hypothèse, bien que basée sur des observations réelles d’une telle structure de près sur Terre – cela a des implications pour la vie sous la lune.

Le manteau rocheux fournit des minéraux à l’océan aquatique, le rendant saumâtre. S’il remonte ensuite suffisamment à la surface pour former les doubles crêtes, il pourrait également interagir avec le rayonnement de Jupiter, créant des molécules plus complexes qui sont ensuite renvoyées dans l’océan. Dans ce cas, vous avez tous les ingrédients de la vie — il est également tout à fait possible qu’il y ait des évents hydrothermaux au fond de l’océan d’Europe, qui pourraient également fournir de l’énergie à partir de la chaleur et des nutriments.

C’est un récit très convaincant, avec la seule mise en garde que nous n’avons aucune idée si cela fonctionne ou non. Europa peut regorger d’une vie marine étrange, ou elle peut être complètement stérile. Nous ne connaissons pas la structure et l’évolution de la coquille de glace, la taille, la profondeur et la composition de l’eau, ou à quoi ressemble le fond de l’océan là-bas. Heureusement, une mission sur la lune est actuellement en cours de construction par la NASA. Appelé Europa Clipper, il cartographiera la surface en détail, y compris des études minéralogiques et chimiques, et effectuera des observations radar pénétrant dans le sol, le tout dans l’espoir de comprendre suffisamment Europa pour voir si les conditions y sont favorables à la vie.

C’est une chose réelle, et cela arrivera vraiment. Le lancement est en 2024 et l’insertion orbitale en 2030. Ce n’est vraiment pas si loin dans le futur, et qui sait ? Il ne trouvera peut-être pas la vie, mais il peut fournir suffisamment de preuves pour aller plus loin. Et peu importe ce qu’il voit, nous verrons bien mieux cette étrange petite lune, et nous en apprendrons plus à son sujet.


Mes remerciements à l’auteur principal Riley Culberg pour en avoir discuté avec moi et fourni les graphiques 3D astucieux des deux crêtes.

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