Comment trouver la vie sur Europa.

La lune glacée de Jupiter est un excellent candidat pour l'habitabilité. Mais la meilleure chance d'exister de la vie est sous la croûte.

Par Mara Johnson-Groh  | Publication: mardi 6 août 2019

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Jupiter remplit le ciel vu de la surface d'Europa dans le concept de cet artiste, qui montre le terrain rugueux, blanc et rouge de la lune au premier plan et le soleil à l'arrière-plan.

NASA / JPL-Caltech

Europa, l'une des quatre lunes galiléennes de Jupiter, n'est pas l'endroit le plus accueillant. En surface, les températures diurnes dépassent à peine −260 degrés Fahrenheit (–160 degrés Celsius), et une coquille glacée et fracturée recouvre le paysage. Des geysers géants font parfois exploser de la vapeur d'eau à 125 miles (200 kilomètres) au-dessus de la surface - l'équivalent d'environ 20 mont Everests empilés. Si ces conditions n'étaient pas suffisantes pour dissuader les visiteurs, un rayonnement intense de Jupiter condamnerait tout être vivant à la surface.

Pourtant, Europa est considérée comme l'un des meilleurs candidats pour maintenir la vie dans le système solaire. Malgré ses conditions extrêmes, la lune atteint le triple des exigences de la vie telle que nous la connaissons: l'eau, l'énergie et les composants chimiques. Bien qu'Europa ne représente qu'un quart du diamètre de notre planète, elle abrite un océan souterrain deux fois le volume des océans sur Terre. Cet environnement aquatique, qui est stable depuis des milliards d'années, peut être un réservoir de vie - et les scientifiques veulent savoir s'il se cache sous la surface.

Un concept pour un atterrisseur Europa échantillonne la surface de la lune dans le rendu de cet artiste, qui montre également un panache en éruption en arrière-plan et le géant du gaz Jupiter suspendu dans le ciel.

NASA / JPL-Caltech

Océans souterrains

La vie sur Terre est née en mer, il n'est donc pas exagéré d'imaginer la vie sur Europa à partir d'un environnement similaire. Les températures inférieures à zéro de la lune interdisent les océans de surface comme le nôtre, mais les scientifiques des années 1970 ont découvert une coquille glacée recouvrant Europa. Des études sur la glace de surface montrent qu'il s'agit en grande partie de glace d'eau avec une poignée de composés apparentés comme le peroxyde d'hydrogène, le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre. Bien que l'épaisseur de la coquille soit incertaine - les meilleures estimations vont jusqu'à des dizaines de kilomètres - les scientifiques sont certains qu'un océan liquide circule en dessous.

Voyager 1 et 2 ont pris les premières images rapprochées d'Europa lorsqu'ils ont survolé le système Jupiter en 1979. Les images montraient une surface relativement lisse avec peu de cratères ou de montagnes, mais rayée de bandes et de crêtes. L'absence de grands cratères d'impact, qui s'accumulent lorsque des météorites frappent un corps planétaire sur des millions ou des milliards d'années, signifiait qu'un processus les effaçait. Des crêtes séparées, où il semblait que du matériel glacé avait jailli entre les murs, suggéraient également un monde géologiquement actif. Les scientifiques ont observé de longues caractéristiques linéaires qui, selon eux, pourraient être créées si la surface était déconnectée de l'intérieur de la lune - par exemple, avec un océan liquide pris en sandwich entre elles.

À environ 485 millions de milles (780 millions de kilomètres) du Soleil, Europa ne reçoit pas assez de chaleur pour garder un liquide océanique. Mais il a sa propre source de chaleur: Jupiter. Alors qu'Europa se déplace sur une orbite excentrique autour de sa planète hôte, les différences de force de gravité d'un côté à l'autre de la lune écrasent et la pressent. Ce frottement est suffisant pour chauffer l'intérieur solide de la lune dans un processus appelé chauffage par marée. Le fond océanique rocheux chauffé pourrait alors maintenir un océan liquide et induire une circulation sous la croûte de glace. Si la coquille de glace est suffisamment mince par endroits, l'eau chauffée pourrait même s'infiltrer, créant la surface brouillée de blocs de glace brisés que les astronomes voient sur les images. Un tel chauffage pourrait également générer des geysers explosifs depuis la surface.

En 1989, la NASA a lancé sa mission Galileo pour étudier plus en détail Jupiter et les quatre lunes galiléennes - Io, Europa, Ganymède et Callisto. Avec 12 survols rapprochés, la mission a pris de nouvelles mesures qui ont accru la certitude des scientifiques d'un océan liquide sur Europa. Les données les plus concluantes de Galileo étaient peut-être les mesures du champ magnétique. Alors que le vaisseau spatial approchait d'Europa, il a observé une légère «courbure» dans le champ magnétique de Jupiter, indiquant qu'un second champ magnétique est créé ou induit dans la lune. Les chercheurs pensent que la cause la plus probable est la circulation d'un océan d'eau salée globalement conducteur d'électricité sous la surface.

La surface d'Europa pourrait montrer des signes de vie si du matériel contenant des biomolécules était éjecté par les panaches de la lune. Mais parce que le rayonnement intense de Jupiter décompose les matériaux à la surface, ces signes pourraient être effacés, c'est pourquoi les chercheurs espèrent prendre une image directe de la vie plutôt que de la détecter à travers la composition de la surface.

Astronomie: Roen Kelly

Barres énergétiques microbiennes

En plus de l'eau, la vie a besoin d'énergie. La plupart de la vie sur Terre tire son énergie du Soleil. Les plantes utilisent directement l'énergie du soleil, tandis que nous - et d'autres animaux - utilisons les produits qu'ils créent. Cependant, les conditions difficiles d'Europe reléguent probablement la vie sous la surface, où le soleil lointain ne brille pas.

Sur Terre, les microbes peuvent vivre près des évents des grands fonds où des matériaux chauds et riches en produits chimiques bouillonnent. Bien qu'aucune preuve tangible n'existe encore, certains scientifiques soupçonnent que le chauffage par marée d'Europa crée des volcans et des évents hydrothermaux au fond de l'océan, tout comme l'activité tectonique sur Terre. Fournissant plus qu'une simple source de chaleur, tous les volcans ou évents offriraient également une source importante de nutriments. La chaleur et l'activité à l'intérieur entraîneraient des réactions chimiques et apporteraient de nouveaux matériaux dans l'océan. Si l'intérieur d'Europa est très actif, il pourrait y avoir un grand échange de matériaux, qui fournirait un flux constant de nutriments et même les éléments de base chimiques pour la vie. Ainsi, déterminer à quel point Europa est active reste une question clé pour les scientifiques qui étudient l'habitabilité potentielle de la lune.

Au-dessus de la surface, un rayonnement intense de Jupiter aide également à décomposer les molécules. Ces morceaux chimiques peuvent ensuite se reformer pour créer de nouveaux composés qui pourraient également être utiles à la vie microbienne. Des fissures ouvertes à la surface pourraient éventuellement permettre à ces composés de circuler en dessous.

La croûte glacée d'Europa contient une richesse de topographie intéressante qui fait allusion au passé géologique de la lune. Cette image rapprochée du terrain, prise par le vaisseau spatial Galileo, montre des crêtes, des dômes et une zone brouillée de «radeaux de glace» qui, selon les scientifiques, se sont détachés de leur emplacement d'origine. Les blocs de terrain brisés sont un signe convaincant que la lune avait autrefois un océan liquide.

NASA / JPL / Université d'Arizona

Collecte d'informations

Il est difficile de trouver des preuves tangibles de la vie - en particulier sur Europa, où elle se trouverait probablement sous des couches de glace.

«Les biologistes ont encore du mal à définir ce qui est vivant et ce qui ne l'est pas», explique Curt Niebur, scientifique au siège de la NASA à Washington, DC. «Il est déjà assez difficile de [chercher la vie] sur Terre, ce qui se fait à mi-chemin à travers le système solaire avec un vaisseau spatial robotisé est encore plus difficile, plus compliqué et plus difficile. "

En raison des conditions de surface apparemment inhabitables, toute sonde envoyée sur la lune devrait théoriquement creuser une distance inconnue avant d'échantillonner à vie. Les scientifiques travaillent sur les moyens d'y parvenir, mais dans un proche avenir, ils ne pourront prendre des mesures qu'à distance.

Niebur y travaille en tant que scientifique du programme pour la mission Europa Clipper de la NASA, qui devrait être lancée en 2023. En étudiant la lune en détail, la mission déterminera si Europa a des conditions adaptées à la vie.

Entrant en orbite autour d'Europa, l'engin utilisera neuf instruments pour enquêter sur la surface et l'intérieur de la lune. À l'approche la plus proche, Europa Clipper accélérera à seulement 5 km au-dessus de la surface, suffisamment bas pour voler à travers des éclats de geyser. Un spectromètre de masse et un analyseur de masse de poussière étudieront les particules éjectées dans les rafales, tandis qu'un spectrographe ultraviolet imagera les panaches de loin et identifiera leur composition. D'autres instruments rechercheront des signatures thermiques à la surface pour détecter de nouveaux éclats, tandis que le radar pénétrant la glace mesurera l'épaisseur de la coque glacée. Un magnétomètre mesurera la force du champ magnétique de la lune pour sonder son intérieur. Ces données aideront les scientifiques à déterminer la profondeur de l'océan, ainsi que sa salinité.

La chaleur et les matériaux de l'intérieur d'Europa pourraient être libérés par des évents hydrothermaux sur les fonds marins de la lune. L'eau chaude remontant vers la base de la coquille glacée pourrait provoquer des fissures et d'autres caractéristiques, telles que les diapirs, tandis que de gros morceaux de la surface - des radeaux de glace - pourraient se détacher et flotter vers de nouveaux emplacements. Les panaches pourraient faire jaillir le contenu de l'océan au-dessus de la lune, tandis que le rayonnement, les impacts et la lumière du soleil peuvent tous provoquer des changements sur la glace par le haut.

Astronomie: Roen Kelly

La preuve en images

En fin de compte, Europa Clipper sera probablement en mesure de fournir une preuve d'habitabilité, mais pas de signes de vie. S'il est sélectionné, l'Europa Lander proposé par la NASA suivra Europa Clipper et complétera sa mission en recherchant directement les biosignatures à la surface, ainsi qu'en échantillonnant la composition locale de la lune.

La meilleure façon de capturer des preuves concluantes de la vie sur Europa est peut-être de prendre une photo. Les scientifiques pensent que leur meilleur pari est d'équiper l'Europa Lander d'un microscope pour l'imagerie d'échantillons d'eau et de glace.

Jay Nadeau, biophysicien à la Portland State University, et ses collaborateurs testent des microscopes autonomes suffisamment robustes pour résister à un voyage interplanétaire. Ils développent également une méthode de création d'images 3D, semblable à un hologramme, avec une caméra qui peut simultanément se concentrer à plusieurs distances pour éviter les images floues. Cependant, de telles images génèrent beaucoup de données, et la bande passante d'alimentation et de communication proposée par l'atterrisseur pour renvoyer des informations vers la Terre est limitée. Avec plusieurs instruments en lice pour ces besoins, Nadeau soupçonne qu'ils auront suffisamment de bande passante pour renvoyer seulement quelques images 3D. "Il n'y a pas beaucoup de données que vous pouvez renvoyer de la mission, nous allons donc avoir besoin d'un algorithme informatique pour dire:" Cette image est réellement intéressante et nous la renverrons sur Terre "", explique Nadeau.

Les premières missions ne seront probablement en mesure de prélever des échantillons de surface, ce qui montrerait la vie qui a été préservée dans la glace. À cette fin, Nadeau et son équipe ont amené leurs instruments de test dans des endroits extrêmes de l'Arctique. En étudiant la vie microbienne dans des glaciers vieux de 100 000 ans, Nadeau essaie de comprendre ce qu'ils pourraient voir sur Europa. Ces types d'études l'aident à créer de meilleurs algorithmes informatiques pour rechercher la vie, morte ou vivante.

Cette vue zoomée en fausses couleurs de bandes sur la surface d'Europa montre une superficie d'environ 101 par 103 miles (163 par 167 km). Les régions plus bleues représentent de la glace d'eau plus pure; les zones rouges indiquent de l'eau mélangée à des contaminants tels que le sulfate de magnésium et l'acide sulfurique.

Institut NASA / JPL-Caltech / SETI

Parfois, les cellules [dans la glace glaciaire] peuvent survivre, mais souvent elles ne le font pas, et vous obtenez des microbes morts », explique Nadeau. Mais les microbes morts peuvent ressembler beaucoup aux caractéristiques inorganiques de la poussière, il est donc plus difficile de prouver qu'ils étaient autrefois vivants.

Mais comment pourrions-nous vivre sous la surface? Certains chercheurs ont proposé un foret à propulsion nucléaire qui pourrait se fondre dans une zone protégée des radiations dommageables au-dessus de la glace. Selon des calculs récents, des emplacements protégés pourraient exister à un pied (30 centimètres) ou moins sous la surface. Aux latitudes plus élevées, où le rayonnement est moins intense, les biomatériaux pourraient être préservés à des profondeurs aussi faibles que 0,4 pouce (1 cm).

Avec un microscope et potentiellement un foret, la mission Europa Lander porterait d'autres instruments, y compris des sismomètres pour étudier la structure souterraine et des spectromètres pour analyser la composition des matériaux de surface.

Bien qu'il soit difficile de spéculer sur la présence de la vie sur Europa, il y a certainement lieu de penser que c'est un endroit habitable. Si les missions prévues et proposées restent sur la bonne voie, nous aurons peut-être une réponse d'ici une décennie. Qu'Europa soit habitable ou non, nos observations révéleront de nouveaux aspects intéressants de la lune à étudier.

«Si la vie n'a pas vu le jour [sur Europa], cela rend la vie sur Terre d'autant plus spéciale», explique Niebur. "Mais si nous constatons que la vie a surgi, cela rend l'univers encore plus spécial."

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/08/how-we-might-find-life-on-europa?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR3mNCPMwAQbQKGkh7hY1ScqWfyIgbDg91KRME2KwEDXJohiExZe_5zRM6M