Les mystères d’Europe

C’est une petite lune à la surface abîmée, qui fascine la science-fiction depuis plusieurs décennies déjà. Europe, quels mystères caches-tu ?

Les amours de Jupiter

En 1610, depuis l’université de Padoue, avec sa formidable lunette, Galilée découvre quatre mondes qui orbitent autour de Jupiter. Le savant florentin y voit une confirmation du modèle héliocentrique : tous les astres ne tournent pas autour de la Terre, comme l’avait expliqué auparavant Copernic ! C’est en plus un coup porté aux opposants à ce modèle, qui affirmaient qu’il était étrange que la Lune tournât autour de la Terre et tous les autres astres autour du Soleil.

Dans son Sidereus Nuncius, Galilée écrit :

Maintenant, en effet, nous n’avons plus une seule Planète tournant autour d’une autre pendant que deux parcourent un grand orbe autour du Soleil, mais notre perception nous offre quatre étoiles errantes, tandis que toutes poursuivent ensemble avec Jupiter, en l’espace de douze ans, un grand orbe autour du Soleil.

L’astronome allemand Simon Marius, qui découvre quasiment en même temps que Galilée ces nouveaux astres (et s’attribue d’ailleurs leur découverte), propose de les nommer d’après la Mythologie plutôt que par une simple désignation numérique :

Jupiter est accusé par les poètes d’amours des plus illicites ; trois jeunes femmes vierges sont surtout mentionnées, car Jupiter fut saisi et possédé d’un amour caché pour elles, à savoir Io, fille du Fleuve Inachos, ensuite Callisto fille de Lycaon, et enfin Europe fille d’Agénor.

De ces femmes qui orbitent autour de Jupiter, on ne saura rien durant des siècles : elles se résument à de pâles petits points invisibles à l’œil nu. Il faudra attendre en fait que la merveilleuse ingénierie humaine lui permette de s’aventurer au-delà des frontières de sa planète pour enfin pouvoir les observer. La couse à l’espace à laquelle se livrent les Etats-Unis et l’Union Soviétique après la Seconde guerre mondiale permet aux techniques de progresser et aux horizons de l’homme de reculer. Les sondes du programme Voyager de la NASA, lancées en 1977 (et d’ailleurs toujours actives aujourd’hui) et chargées d’explorer les planètes extérieures du Système solaire, rapportent des images et des données étonnantes de leur épopée. L’homme découvre enfin à quoi ressemblent précisément ces mondes si proches et si lointains : ils sont beaux, surprenants, variés, hostiles, absolument fascinants. Les deux sondes Voyager passeront à proximité d’Europe, mais en passant à moins de 250 000 kilomètres de sa surface, Voyager 2 fournira les images les plus étonnantes. L’une d’entre elles est appelée Europa’s Fractured Surface, soit La surface fracturée d’Europe. Quel autre nom aurait-on pu lui donner ? Une multitude de lignes parcourt Europe en tous sens, comme des petits nerfs, preuves d’une activité géologique intense. Et aucun impact météorique ne semble apparaître, au contraire de la surface de Callisto par exemple.

Une quinzaine d’années plus tard, la sonde Galileo, chargée d’étudier Jupiter et ses lunes, rapporte des images encore plus précises de la surface d’Europe. Sur les photos de Voyager, un pixel équivalait à deux kilomètres de la surface d’Europe, et à seulement six mètres sur certaines des images à haute-résolution les plus précises de Galileo !

Les fractures d’Europe

Cette surface si particulière est pourtant la plus lisse de tout le Système solaire. Point de montagnes, et peu de cratères. Composée majoritairement de glace, cette surface rappelle par bien des aspects les banquises polaires terrestres. Elle comporte en outre une multitude de structures géologiques diverses. Il y a bien sûr ces lignes, très abondantes, dont certaines mesurent plusieurs centaines de kilomètres et d’autres sont beaucoup plus réduites, tandis que leur hauteur ne dépasse pas la centaine de mètres. Le plus souvent, ce sont des doubles lignes de part et d’autre d’une vallée centrale, un peu à la manière des talus au bord des routes. Parfois, elles réalisent de curieux arcs de cercle réguliers.

A plus petite échelle, on remarque aussi des plaines, des dômes, des blocs de taille variable, et aussi quelques cratères, dont certains ont été en partie comblés par de la glace fraîche.

Pourquoi la surface d’Europe est-elle ainsi abîmée par de telles balafres ? Plusieurs hypothèses ont été proposées. La plus séduisante parle d’un effet similaire à celui de la tectonique des plaques que nous connaissons sur Terre. Deux couches se chevaucheraient en fait à la surface d’Europe. La première serait mince, froide et composée de plusieurs plaques solides. La seconde, en-dessous, serait plus chaude. Les premières s’enfonceraient dans les secondes, par subduction. Reste une interrogation : sur Terre, ces plaques sont composées de roches. Ce n’est évidemment pas le cas sur Europe. Comment les plaques de la surfaces réussissent-elles à rester suffisamment denses pour ne pas stopper ce phénomène de subduction ? Un modèle informatique publié en décembre 2017 par une équipe de l’Université Brown (Etats-Unis) apporte une piste de solution : du sel venu de l’océan, dans les profondeurs d’Europe, vient ajouter de la densité à ces plaques, permettant au phénomène de subduction de se produire.

Brandon Johnson, auteur principal de cette étude, explique :

Il est fascinant de penser que nous pourrions avoir une tectonique des plaques ailleurs que dans la Terre. […] En pensant du point de vue de la planétologie comparative, si nous pouvons maintenant étudier la tectonique des plaques dans cet endroit très différent, cela pourrait nous aider à comprendre comment la tectonique des plaques a commencé sur la Terre.

Le grand bleu

Un océan ? Rien de nouveau : dès septembre 1979, une étude en suggérait la présence sous la surface d’Europe. Il serait situé à quelques dizaines de kilomètres au-dessous de la surface, s’étendrais sur 80 à 170 kilomètres de profondeur, et présente plusieurs particularités tout à fait intéressantes.

Déjà, il serait composé d’eau salée. Et c’est ce sel, comme expliqué plus haut, qui permettrait au phénomène de subduction de se produire. Ensuite, des observations du télescope spatial Hubble ont montré en 2016 que des geysers de vapeur d’eau, venus tout droit de cet océan, pénètrent jusqu’à la surface en se frayant un chemin à travers la glace, et s’élèvent à plus de 200 kilomètres d’altitude ! Autrement dit, des échantillons d’eau sont accessibles à une future sonde…

Enfin, cet océan serait en contact direct avec le manteau silicaté, composé de roches, qui entoure le noyau de fer d’Europe. Ce n’est pas le cas des océans des autres lunes des géantes gazeuses comme Titan, Encélade ou Ganymède, où l’on suppose que l’océan est isolé du manteau silicaté par une épaisse couche de glaces de haute pression. Un cas unique à ce jour dans le Système solaire, et qui fait d’Europe un excellent candidat à la recherche d’éventuelles traces de vie extraterrestre…

Il était une fois la vie

L’étude des extrêmophiles, des organismes capables de supporter des conditions extrêmes sur Terre (températures, pression…), est utile en exobiologie. Si la vie est capable d’apparaître et de se développer dans de telles conditions sur Terre, pourquoi ne l’aurait-elle pas fait ailleurs, dans des conditions similaires ? Nous savons désormais que la vie n’a pas nécessairement besoin de la lumière du Soleil : certains organismes dits chimiotrophes peuvent ainsi se développer dans les grands fonds marins, où ils tirent leur énergie de molécules inorganiques. C’est le cas par exemple de l’écosystème qui vit à proximité des cheminées hydrothermales, avec la présence de bactéries, de vers, voire même, là où les températures sont un peu plus tièdes, des poulpes et des poissons abyssaux !

De tels cheminées existeraient-elles sur Europe ? C’est probable, et c’est ce qui fait d’Europe le meilleur candidat pour héberger une vie extraterrestre dans le Système solaire. Soyons réalistes : il ne s’agira sans doute pas d’un océan aussi foisonnant en vie que ceux de la Terre. Mais qui sait quels genres de créatures peuvent nager là-bas, dans l’obscurité, sous une épaisse couche de glace ? Des bactéries, des vers, des crustacés, des poissons, des organismes plus complexes peut-être, ou bien absolument rien ?

Missions à venir

Bref, c’est absolument fascinant, et il va falloir y aller pour tirer tout ça au clair. L’idée de forer la croûte de la glace pour atteindre l’océan semble ambitieuse pour le moment : sur la base de Vostok, en Antarctique, le forage n’atteint pour l’instant que 3 623 mètres… Et évidemment, c’est une chose de le faire sur Terre et une autre de le faire sur une lune située à une distance moyenne de 670 100 kilomètres ! En tout cas, la NASA a déjà développé un concept de sous-marin prêt à s’aventurer dans les profondeurs d’Europe. Peut-être d’ici la fin du siècle ?

En attendant, heureusement, deux autres missions sont prévues, l’une par l’ESA, l’Agence spatiale européenne, et l’autre par la NASA. Elles devraient toutes deux êtres lancées au début de la prochaine décennie, si tout va bien.

De quoi s’agit-il ? D’un côté, la mission JUICE (pour Jupiter Icy Moon Explorer) de l’ESA, qui prévoit d’envoyer une sonde chargée d’étudier trois lunes glacées de Jupiter : Callisto, Europe et Ganymède. Parmi les objectifs principaux figurent l’étude de leurs océans et leur potentielle habitabilité.

De son côté la NASA, après plusieurs projets avortés, planche sur une sonde appelée Europa Clipper et chargée notamment de confirmer la présence de l’océan et de déterminer la composition de son eau. L’envoi d’un atterrisseur avait été évoqué par le passé, mais est désormais jugé comme trop risqué : Clipper servira donc de mission de reconnaissance à un potentiel futur atterrisseur.

Deux missions extrêmement enthousiasmantes, qui devraient arriver à destination au tout début de la décennie 2030, peut-être un peu avant dans le cas d’Europa Clipper.

L’exploration spatiale est source de fascination autant que de frustration. Ces objets qui aujourd’hui nous semblent si proches sont en réalité si lointains qu’il ne faut guère espérer plus d’une ou deux missions spatiales qui y parviendront d’ici la fin de ma vie et sans doute également la vôtre. Consolons-nous donc grâce à la science-fiction et surtout les sublimes photos rapportées par les sondes, ces miracles de l’ingénierie humaine !