Un nouveau modèle suggère qu’Europe possède un océan riche en oxygène très similaire à celui de la Terre

La lune de Jupiter, Europe, est un candidat de choix dans la recherche de la vie.

La lune gelée possède un océan souterrain, et les preuves indiquent qu’il est chaud, salé, et riche en chimie favorable à la vie.

De nouvelles recherches montrent que la lune attire l’oxygène sous sa coquille de glace, où il pourrait alimenter une vie simple.

La question de savoir si Europe peut ou non abriter la vie dans son océan de subsurface est très discutable, et le débat est essentiellement bloqué au point mort jusqu’à ce que la NASA y envoie la mission Europa Clipper.

La mission vers Europe doit être méticuleusement conçue, et la NASA base une partie de la conception sur les questions spécifiques que les scientifiques veulent que la mission Clipper aborde. Nous ne pouvons pas envoyer un vaisseau spatial sur Europe et lui dire de trouver de la vie.

La NASA conçoit les missions en pensant aux grandes questions, mais elles ne peuvent répondre qu’à des questions plus petites et spécifiques. Les scientifiques étudient donc différents aspects d’Europe et effectuent des simulations pour affiner les questions que la mission doit poser.

L’oxygène est au cœur de l’une de ces questions. Il pourrait être la pièce finale pour comprendre l’habitabilité d’Europe.

Europe possède, ou nous pensons qu’elle possède, la plupart des éléments nécessaires à la vie. L’eau est l’ingrédient principal, et elle a une abondance d’eau dans son océan souterrain. Europe a plus d’eau que les océans de la Terre.

Elle possède également les nutriments chimiques nécessaires. La vie a besoin d’énergie, et la source d’énergie d’Europe est la flexion des marées de Jupiter, qui réchauffe son intérieur et empêche l’océan de geler. Ce sont des faits assez bien établis pour la plupart des scientifiques.

La lune gelée a également de l’oxygène à sa surface, un autre indice intriguant d’habitabilité. L’oxygène est généré lorsque la lumière du soleil et les particules chargées de Jupiter frappent la surface de la lune.

Mais il y a un problème : l’épaisse couche de glace d’Europe est une barrière entre l’oxygène et l’océan. La surface d’Europe est solidement gelée, donc toute vie devrait se trouver dans son vaste océan.

Comment l’oxygène peut-il se frayer un chemin de la surface à l’océan ?

Selon une nouvelle lettre de recherche, des bassins d’eau salée dans la coquille glacée d’Europe pourraient transporter l’oxygène de la surface vers l’océan. La lettre de recherche s’intitule “Downward Oxidant Transport Through Europa’s Ice Shell by Density-Driven Brine Percolation” et est publiée dans le journal Geophysical Research Letters.

L’auteur principal est Marc Hesse, professeur à l’école de géosciences de l’UT Jackson, département des sciences géologiques.

Ces bassins saumâtres existent à des endroits de la coquille où une partie de la glace fond en raison des courants de convection dans l’océan. Le célèbre et photogénique chaos d’Europe se forme au-dessus de ces bassins.

Le terrain du chaos couvre environ 25 % de la surface gelée d’Europe. Le chaos est un terrain où les crêtes, les fissures, les failles et les plaines sont mélangées.

Les causes exactes de ce terrain chaotique ne sont pas encore bien comprises, mais il est probable qu’il soit lié à un réchauffement et à une fonte inégaux de la subsurface. Certaines des images les plus emblématiques d’Europe mettent en évidence cette caractéristique étrangement belle.

Les scientifiques pensent que la couche de glace d’Europe a une épaisseur de 15 à 25 kilomètres. Une étude de 2011 a révélé que le terrain chaotique d’Europe pourrait se trouver au-dessus de vastes lacs d’eau liquide situés à seulement 3 km sous la glace.

Ces lacs ne sont pas directement reliés à l’océan de subsurface mais peuvent s’y déverser. Selon cette nouvelle étude, les lacs saumâtres peuvent se mélanger à l’oxygène de surface et, au fil du temps, fournir de grandes quantités d’oxygène à l’océan de subsurface.

“Notre recherche place ce processus dans le domaine du possible”, a déclaré Hesse. “Elle apporte une solution à ce qui est considéré comme l’un des problèmes en suspens de l’habitabilité de l’océan subsuperficiel d’Europe.”

Les chercheurs ont montré comment l’oxygène est transporté à travers la glace dans leur simulation.

La saumure chargée d’oxygène se déplace vers l’océan de subsurface dans une onde de porosité. Une onde de porosité transporte la saumure à travers la glace en élargissant momentanément les pores de la glace avant de se refermer rapidement. Pendant des milliers d’années, ces ondes de porosité transportent la saumure riche en oxygène vers l’océan.

La relation entre le terrain chaotique et le transport de l’oxygène n’est pas complètement claire. Mais les scientifiques pensent que les remontées convectives causées par le réchauffement des marées font partiellement fondre la glace, ce qui se manifeste par un terrain chaotique à la surface. La glace sous la saumure doit être fondue ou partiellement fondue pour que la saumure riche en oxygène puisse s’écouler dans l’océan.

“Pour que ces saumures puissent s’écouler, la glace sous-jacente doit être perméable et donc partiellement fondue. Des études précédentes montrent que le chauffage par les marées augmente la température des remontées d’eau dans la partie convective de la coquille de glace d’Europe jusqu’au point de fusion de la glace pure”, écrivent les auteurs.

“Étant donné que les terrains chaotiques se forment probablement sur les remontées diapiriques, il est plausible que la glace sous-jacente soit partiellement fondue”, indique la lettre. La présence de NaCl dans la glace de connexion augmente probablement la fonte.

La surface d’Europe est très froide, mais pas assez pour geler si rapidement que l’oxygène ne puisse être transporté dans les saumures. Aux pôles de la lune, la température ne dépasse jamais les moins 220 ° C.

Mais les résultats du modèle “…démontrent que la recongélation à la surface est trop lente pour arrêter le drainage de la saumure et empêcher la livraison d’oxydant à l’océan interne”.

Bien que la glace de surface d’Europe soit gelée solidement, la glace en dessous est convective, ce qui retarde la congélation. Et certaines recherches montrent que le plancher océanique pourrait être volcanique.

L’étude indique qu’environ 86% de l’oxygène absorbé à la surface d’Europe se retrouve dans l’océan. Au cours de l’histoire de la lune, ce pourcentage a pu varier considérablement.

Mais l’estimation la plus élevée produite par le modèle des chercheurs crée un océan riche en oxygène très similaire à celui de la Terre. Est-ce que quelque chose pourrait vivre sous la glace ?

“Il est séduisant de penser qu’une sorte d’organisme aérobie vit juste sous la glace”, a déclaré le co-auteur Steven Vance, chercheur au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA et superviseur de son groupe sur les intérieurs planétaires et la géophysique.

Kevin Hand est l’un des nombreux scientifiques qui s’intéressent de près à Europe, à son potentiel de vie et à la prochaine mission Europa Clipper. Hand est un scientifique de la NASA/JPL dont le travail se concentre sur Europe. Il espère que Hesse et ses collègues chercheurs ont résolu le problème de l’oxygène dans les océans de la lune gelée.

“Nous savons qu’Europe possède des composés utiles tels que l’oxygène à sa surface, mais ces derniers parviennent-ils jusqu’à l’océan inférieur, où la vie peut les utiliser ?” a-t-il demandé. “Dans le travail de Hesse et de ses collaborateurs, la réponse semble être oui.”

Quelles sont les questions que peut poser Europa Clipper qui pourraient confirmer ces résultats ?

Le Clipper est la première mission dédiée à Europe. Nous pensons savoir beaucoup de choses sur Europe que nous n’avons pas été en mesure de confirmer. La mission Clipper est conçue pour répondre à trois grands objectifs :

• Étudier la composition de l’océan pour déterminer s’il possède les composants nécessaires au maintien de la vie.
• Étudier la géologie de la lune pour comprendre comment la surface s’est formée, y compris le terrain chaotique.
• Déterminer l’épaisseur de la coquille de glace et s’il y a de l’eau liquide à l’intérieur et en dessous. Ils détermineront également comment l’océan interagit avec la surface : Est-ce que quelque chose dans l’océan monte à travers la coquille jusqu’au sommet ? Les matériaux de la surface descendent-ils dans l’océan ?

Ce dernier point concerne le transport potentiel d’oxygène de la surface vers l’océan. Europa Clipper transportera dix instruments qui travailleront ensemble pour répondre à ces questions.

Le MAss SPectromètre pour l’exploration planétaire/Europa (MASPEX) est particulièrement intéressant lorsqu’il s’agit du transport de l’oxygène sur Europe.

“MASPEX obtiendra des réponses cruciales à partir des gaz proches d’Europe, comme la chimie de la surface, de l’atmosphère et de l’océan suspect d’Europe”, explique la page web de l’instrument. “MASPEX étudiera comment le rayonnement de Jupiter altère les composés de la surface d’Europe et comment la surface et l’océan échangent des matériaux.”

MASPEX, et le reste des instruments d’Europa Clipper, pourraient confirmer le transport d’oxygène de la surface vers l’océan, où la vie pourrait l’utiliser si elle existe.

Mais nous devrons attendre un peu.

Europa Clipper doit être lancée en octobre 2024 et n’atteindra le système de Jupiter que 5,5 ans plus tard. Une fois sur place, sa phase scientifique devrait durer quatre ans. Il faudra donc attendre 2034 pour disposer de toutes les données.

En attendant, des recherches comme celle-ci nous mettent en appétit.

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Source : Universe Today – Traduit par Anguille sous roche