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Monday, Octobre 3, 2022

La neige sur la lune de glace Europa peut pleuvoir de bas en haut

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Gaston de Persigny
Gaston de Persigny
Gaston de Persigny - Reporter à The European Times News

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Europe, la lune de Jupiter, est peut-être le corps céleste le plus intéressant du système solaire pour les astrobiologistes. Europe est légèrement plus petite que notre Lune, mais contrairement à elle, elle a une surface de glace, sous laquelle se trouve un océan d'eau liquide d'une centaine de kilomètres de profondeur. L'existence d'un océan sous la calotte glaciaire d'Europe peut être considérée comme confirmée de manière assez fiable. La surface est presque dépourvue de cratères de météorites, mais elle est abondante avec des fissures, des failles et des plaques de « paysage chaotique » constitués de blocs de glace fracturés, mélangés et gelés. L'intérieur d'Europe reçoit un puissant réchauffement des marées (comme celui de la lune voisine Io, bien que dans une moindre mesure), ce qui signifie que des volcans doivent éclater au fond de l'océan, fournissant à l'océan des nutriments et des sources d'énergie - les conditions nécessaires à l'habitabilité. A la surface d'Europe, le froid règne de moins 160 à moins 220 degrés, c'est pourquoi l'épaisseur de la couverture de glace est d'au moins plusieurs kilomètres. Explorer le dernier océan sera une tâche très difficile, et dans un premier temps, les scientifiques enverront la sonde Europa Clipper dans le système Jupiter, qui étudiera Europa et d'autres lunes de la géante gazeuse à travers de multiples survols rapprochés. L'un des objectifs de la mission sera de sonder l'obus glacé d'Europa à l'aide d'un radar. Les possibilités de cette méthode dépendent fortement de la composition de la glace. Une impureté de sel rendra difficile la pénétration des ondes radio, et si la coquille n'est pas très épaisse et se compose de glace pure, l'appareil peut être capable de briller à travers elle. Des scientifiques de l'Université du Texas dirigés par Natalie Wolfenbarger suggèrent que le manteau peut contenir moins de sel que prévu, et la raison en est la neige sous-marine, qui dans l'océan d'Europe peut se déplacer de bas en haut.

Sur Terre, la calotte glaciaire au-dessus des mers se développe principalement en raison du gel de l'eau en dessous, à l'interface glace-eau. Dans les mers antarctiques, un autre mécanisme qui augmente l'épaisseur de la glace a été observé : la « neige » d'eau surfondue qui s'accumule sous la glace. Quels phénomènes pourraient être à l'origine d'une telle « chute de neige » sous-marine ? Le point de congélation de l'eau diminue sous pression - d'environ un degré pour 130 atmosphères. Dans les océans de la Terre, cela correspond à une augmentation de la profondeur de 1,300 10 mètres, et sous la glace de l'Europe – à environ 400 kilomètres. Au fond de la fosse des Mariannes et de l'océan d'Europe, la pression est presque la même - la profondeur du premier est dix fois moindre, mais la gravité terrestre est sept fois supérieure à celle d'Europe. Par conséquent, l'eau salée tout en bas gèle à une température de près de dix degrés en dessous de zéro. De plus, l'eau est soumise à un réchauffement et à un refroidissement adiabatiques - changement de température lors des sauts de pression et manque d'échange de chaleur avec l'environnement. En raison de la plus petite compressibilité, sa température ne change pas autant que celle de l'air dans les pompes et les compresseurs, mais avec de grands changements de pression, ce processus devient perceptible : le coefficient est d'environ un degré pour 4 atmosphères (30 kilomètres sur Terre, XNUMX kilomètres sur l'Europe). De grands volumes d'eau qui montent ou descendent ne se mélangent pas à l'eau environnante et ne changent pas sa température, et l'eau qui monte d'une grande profondeur peut devenir surfondue pour deux raisons : en raison du refroidissement adiabatique pendant la décompression ; et la température de sortie si elle était inférieure au point de congélation de la surface.

Une partie de l'eau surfondue gèle, formant de la glace aciculaire très pure. Cette glace flotte et rejoint la calotte glaciaire en surface. Les scientifiques ont découvert que la croûte de glace formée lors d'un gel uniforme, par exemple en raison du refroidissement progressif de l'intérieur de la lune, sera principalement constituée de glace gelée. Si la calotte glaciaire est sujette à l'amincissement, par exemple par la tectonique, les éruptions volcaniques ou un chauffage solaire inégal, de la nouvelle glace se formera dans la zone amincie en raison des «chutes de neige inversées». En Europe, la calotte glaciaire est très dynamique.

 Entre autres choses, il s'est complètement renversé plusieurs fois, glissant le long de l'océan, et les régions équatoriales avec un peu plus de chauffage solaire et de glace mince se sont retrouvées près des pôles. Par conséquent, les «chutes de neige sous-marines» peuvent contribuer de manière significative à la formation de nouvelle glace. Ainsi, une partie de la calotte glaciaire d'Europe pourrait contenir beaucoup moins de sel qu'on ne le pensait auparavant. Cela complique la tâche des scientifiques : d'une part, la glace pure est plus facile à « éclairer » avec un radar à plus grande profondeur, et d'autre part, la teneur en sel à la surface d'Europe est élevée. Cela peut simplement être une conséquence de la sublimation de la glace de la surface, ou cela peut refléter la composition de la glace formée par le gel direct de l'eau qui est remontée à la surface dans les crevasses et les paysages chaotiques. La calotte glaciaire d'Europe est susceptible d'être très inégale - certaines épaisses, d'autres minces, certaines salées et d'autres propres - et peut nécessiter des radars plus puissants et plus flexibles pour l'étudier en détail. D'autre part, cela facilite le travail des futurs astrobiologistes : les processus turbulents de la croûte de glace peuvent transporter l'eau fraîchement gelée de l'océan vers la surface elle-même, où ses échantillons seront beaucoup plus faciles à étudier.

Photo : NASA/JPL-Caltech

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