De l’eau dans l’atmosphère de Ganymède

Alors que le téléscope spatial Hubble faisait face à des difficultés techniques, les résultats d’une étude réalisée d’après ses observations ont été publiés : il y a de l’eau dans l’atmosphère de Ganymède, un satellite de Jupiter.

De l’eau comme s’il en pleuvait

Des recherches réalisées à partir d’observations et de mesures du télescope spatial Hubble ont fourni des preuves indirectes que Ganymède, la plus grande lune du système solaire, contient plus d’eau que tous les océans de la Terre.

Néanmoins, les températures extrêmement basses font que l’eau est gelée en surface, formant une croûte de 100 kilomètres d’épaisseur, sous laquelle se trouverait un océan liquide. Pourtant, certaines observations ont conclu à la présence de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune jovienne, ce qui serait étrange : pourquoi est-elle sous forme de vapeur, et surtout, d’où vient-elle ?
Les astronomes ont réexaminé les observations de Hubble des deux dernières décennies pour trouver cette preuve de la présence de vapeur d’eau.

En 1998, le spectrographe imageur du télescope spatial Hubble a pris les premières images ultraviolettes (UV) de Ganymède, qui ont révélé des rubans colorés de gaz électrifiés appelés bandes aurorales, et fourni des preuves supplémentaires que Ganymède a un faible champ magnétique.

Le gaz en question est de l’oxygène. Mais certaines caractéristiques observées ne correspondaient pas aux émissions attendues d’une atmosphère d’O2 pur. Dans le même temps, les scientifiques ont conclu que cette divergence était probablement liée à des concentrations plus élevées d’oxygène atomique (O).

Appel d’air

Dans le cadre d’un vaste programme d’observation destiné à soutenir la mission Juno de la NASA en 2018, Lorenz Roth, de l’Institut royal de technologie KTH de Stockholm, en Suède, a dirigé l’équipe qui a entrepris de mesurer la quantité d’oxygène atomique avec Hubble. L’analyse de l’équipe a combiné les données de deux instruments : Le spectrographe des origines cosmiques de Hubble en 2018 et les images d’archives du spectrographe imageur du télescope spatial (STIS) de 1998 à 2010.

À leur grande surprise, et contrairement aux interprétations initiales des données de 1998, ils ont découvert qu’il n’y avait pratiquement pas d’oxygène atomique dans l’atmosphère de Ganymède.

Roth et son équipe ont alors examiné de plus près la distribution relative des aurores dans les images UV. La température de surface de Ganymède varie fortement au cours de la journée, et vers midi, près de l’équateur, elle peut devenir suffisamment chaude pour que la surface de glace libère (ou sublime) quelques petites quantités de molécules d’eau. En fait, les différences perçues dans les images UV sont directement corrélées aux endroits où l’on peut s’attendre à trouver de l’eau dans l’atmosphère de la lune.

« Jusqu’à présent, seul l’oxygène moléculaire avait été observé », explique Roth. « Celui-ci est produit lorsque des particules chargées érodent la surface de la glace. La vapeur d’eau que nous avons mesurée maintenant provient de la sublimation de la glace causée par l’échappement thermique de la vapeur d’eau des régions glacées chaudes. »

Cette découverte renforce l’anticipation de la prochaine mission de l’ESA (Agence spatiale européenne), JUICE, qui signifie JUpiter ICy moons Explorer. JUICE est la première mission de grande envergure du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Prévue pour un lancement en 2022 et une arrivée sur Jupiter en 2029, la mission passera au moins trois ans à faire des observations détaillées de Jupiter et de trois de ses plus grandes lunes, avec un accent particulier sur Ganymède en tant que corps planétaire et habitat potentiel.

En ce moment, la mission Juno de la NASA s’intéresse de près à Ganymède et a récemment publié de nouvelles images de cette lune glacée. Juno étudie Jupiter et son environnement, également connu sous le nom de système jovien, depuis 2016.

La compréhension du système jovien et l’élucidation de son histoire, de son origine à l’émergence possible d’environnements habitables, nous permettront de mieux comprendre comment les planètes géantes gazeuses et leurs satellites se forment et évoluent. En outre, les agences spatiales espèrent trouver de nouvelles informations sur l’habitabilité des systèmes exoplanétaires de type Jupiter.

(Source : NASA)