Le système solaire externe est inondé d’eau liquide. Un océan saumâtre se cache sous la croûte glacée de la quatrième plus grande lune de Jupiter, Europe, avec plus d’eau que tous les océans de la Terre réunis. Une mer souterraine sur la lune de Saturne, Encelade, crache des panaches de vapeur d’eau dans l’espace. Et il existe des indices alléchants selon lesquels des océans pourraient également exister sur Ganymède, Callisto, Titan et d’autres lunes lointaines.
Maintenant, une autre lune semble être secrètement inondée. Mimas, la lune de Saturne, connue pour sa ressemblance étrange avec le Guerres des étoiles L’Étoile de la Mort pourrait abriter de l’eau liquide sous sa coquille glacée. Si cela est vrai, des mers similaires pourraient se cacher à la vue de tous, et le système solaire externe pourrait être bien plus habitable qu’on ne le pensait auparavant.
En 2014, des scientifiques ont publié pour la première fois des preuves selon lesquelles Mimas pourrait être un monde aquatique, plongeant ainsi la communauté dans un débat qui a duré une décennie. Beaucoup, dont Alyssa Rhoden, planétologue aujourd’hui au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, étaient très sceptiques quant à cette possibilité. Leur raisonnement était simple : la surface fortement cratérisée de Mimas ne montrait aucun signe d’océan interne. Comme pour Encelade, la gravité de Saturne devrait brasser les eaux océaniques à l’intérieur de Mimas, provoquant l’apparition de grandes fissures dans la glace de surface. Aucune fracture de ce type n’a été observée.
Les vents pourraient maintenant avoir tourné. Deux études, l’une réalisée par Rhoden et ses collègues et l’autre par Valéry Lainey de l’Observatoire de Paris et ses collègues, plaident en faveur d’un océan et expliquent même l’énigme à la surface. Ensemble, les recherches suggèrent que Mimas pourrait avoir un océan jeune et changeant. Si tel est le cas, cela soulève la perspective d’un système solaire externe en pleine activité. Cette possibilité est ce qui excite le plus Rhoden, qui a parlé avec Connaissable Revue sur le potentiel océanique et pourquoi il pourrait être une telle aubaine pour les scientifiques.
Cette conversation a été modifiée pour des raisons de longueur et de clarté.
Que savons-nous de ces océans cachés ?
À bien des égards, ils ressemblent aux nôtres – du moins dans le sens où ils sont probablement constitués d’eau salée.
Nous savons que ces mondes océaniques ont des surfaces glacées en raison de leur aspect globalement brillant, comme le confirment les mesures télescopiques et spatiales qui détectent les signatures de la glace d’eau. Certaines lunes océaniques ont même des densités suffisamment faibles pour qu’elles contiennent probablement de la glace d’eau mélangée à la roche à l’intérieur. Avec la chaleur, cette glace d’eau fond en eau liquide, ce qui érode la roche pour créer de l’eau salée. Sur Encelade, l’eau salée se déverse dans l’espace.
Étant donné le froid qu’il fait dans le système solaire externe, qu’est-ce qui génère la chaleur ?
Les océans lointains peuvent à première vue sembler hors de question. Il est difficile de trouver de la chaleur pour faire fondre la glace si loin du Soleil. Mais grâce à une bizarrerie gravitationnelle, le système solaire externe peut être assez doux.
Considérez Jupiter et sa lune Europe. Jupiter exerce une forte force gravitationnelle sur Europe, allongeant Europe en direction de Jupiter. Parce que l’orbite d’Europe est excentrique – elle se rapproche de Jupiter avant de s’éloigner plus loin – Europe s’étire et se relâche au fil du temps. Cela crée une friction à l’intérieur qui fournit la chaleur nécessaire au maintien d’un océan liquide.
Nous avons vu pour la première fois des indices selon lesquels Europe pourrait abriter un océan souterrain lorsque la mission Voyager est passée devant Jupiter en 1979. Europe ne ressemble pas à notre Lune ni même à la plupart des corps du système solaire interne. Sa surface glacée ne présente pas beaucoup de cratères mais est plutôt recouverte de lignes entrecroisées et de morceaux brisés qui se sont déplacés. Il n’est pas nécessaire d’y regarder très attentivement pour imaginer que quelque chose de différent s’y passe.
Vous mentionnez des caractéristiques de surface. Sur quelles autres preuves nous appuyons-nous pour détecter un océan caché ?
Une solution consiste à examiner les champs magnétiques. L’eau salée étant électriquement conductrice, elle peut créer un champ magnétique autour de la Lune qui perturbe le champ magnétique de la planète. Il s’agit d’une preuve majeure de l’existence de l’océan souterrain d’Europe.
Mais cela ne suffit pas. C’est la combinaison de preuves qui nous amène à conclure qu’il existe un océan. Nous pourrions également considérer, par exemple, les mesures de sel à la surface et la façon dont la gravité de la Lune tire un vaisseau spatial. Étant donné que la densité de la roche ou du métal liquide diffère de la densité de l’eau liquide, la taille de ces remorqueurs offre des indices sur le matériau, ainsi que sur l’endroit où il se concentre sur la lune.
Ou nous pourrions simplement imaginer comment la face de la Lune change de direction tout au long de son orbite. Généralement, ces petites lunes montrent toujours le même visage à leur planète mère, un peu comme notre Lune. Mais à mesure qu’une lune se déplace sur son orbite, la direction qu’elle pointe peut changer un peu d’avant en arrière, créant un shimmy dans la partie visible. L’étendue de ce shimmy dépend de l’intérieur. Une coquille de glace au-dessus d’un océan peut se déplacer plus librement qu’une coquille de glace au sommet d’un rocher, les changements ont donc tendance à être plus importants. C’est ainsi que l’océan a été détecté à Encelade. Et c’est l’une des meilleures preuves de l’existence d’un océan à Mimas.
Parlons de Mimas. Comment en êtes-vous arrivé à étudier la Lune ?
J’avais passé une dizaine d’années à travailler sur Europe et d’autres lunes glacées lorsque l’article Mimas 2014 est sorti. Cet article mesurait ce shimmy, ou libration, lorsque la partie visible de la lune se déplace, suggérant que Mimas abritait soit un océan souterrain, soit un noyau de forme étrange.
Mais un océan semblait impossible. Mimas ressemble beaucoup à notre Lune, avec une surface fortement cratérisée. Il n’y avait pas de lignes entrecroisées ni de morceaux brisés comme Europe. Et il ne crachait certainement pas de geysers comme Encelade. Alors j’ai jeté un coup d’œil à Mimas et j’ai dit : « Il n’y a aucune chance que ce soit une lune océanique. » Pourtant, j’ai réalisé que je ne pouvais pas réfuter cette idée.
J’ai gardé Mimas dans mon esprit au fil des années, pour finalement rédiger un article pour le Revue annuelle des sciences de la Terre et des planètesen 2023. Ce document excluait plusieurs scénarios océaniques et ne laissait qu’une seule option, un océan qui s’est formé récemment, bien après Mimas lui-même. Un jeune océan pourrait être furtif. Mais ce n’était encore qu’une hypothèse.
La même face de la Lune est toujours pointée vers la Terre, mais elle peut légèrement se déplacer d’avant en arrière au fil du temps en raison de l’inclinaison et de la forme de l’orbite de la Lune. Cette oscillation s’appelle une libration. Cette vidéo de la NASA montre également les phases de la Lune.
CRÉDIT : STUDIO DE VISUALISATION SCIENTIFIQUE DE LA NASA
Comment les travaux les plus récents ont-ils changé la donne ?
Début 2024, Valéry Lainey et son groupe rapportent de nouvelles preuves observationnelles en faveur d’un océan sur Mimas. Ils n’ont pas étudié la libration mais les changements dans l’orbite de Mimas à travers le temps – changements qui dépendent de la structure intérieure. Ils ont constaté que ces changements ne pouvaient pas s’expliquer par un noyau de forme étrange, laissant l’océan comme l’option la plus viable.
Les recherches de mon équipe, publiées en juin, ont permis d’expliquer l’absence de fractures visibles en surface. Nous affirmons que l’océan est si jeune – âgé de seulement 10 millions d’années – qu’il n’a cessé de croître que récemment. Nous pensons que le stress des marées d’un jeune océan agité ne suffira peut-être pas à briser la glace au-dessus. Au lieu de cela, ce qu’il faut, c’est le stress qui survient lorsque l’océan finit par recongeler. Étant donné que Mimas perd de la chaleur à mesure que son orbite devient moins excentrique avec le temps, le recongel – qui ne fait que commencer sur Mimas – provoquera la fissuration de la glace sus-jacente.
Les recherches suggèrent qu’à terme, Mimas va probablement perdre son océan, ce qui est un peu triste, car on vient tout juste de le reconnaître. Mais d’un autre côté, Mimas pourrait devenir la nouvelle Encelade – la nouvelle lune la plus froide de Saturne – avec de profondes fissures et peut-être même des jets d’eau.
Quelles sont les grandes implications de cette recherche ?
Cela m’intéresse d’un point de vue géophysique. Nous considérons les premières époques de notre système solaire comme les périodes chaudes, lorsque toute l’activité se produit, alors tout évolue vers un état plus calme. Charon, la lune de Pluton, aurait peut-être perdu un océan. Et les océans d’Europe et de Ganymède sont assez anciens. Qu’une lune pourrait former un nouvel océan au cours de son histoire et que nous pourrions l’observer ? C’est excitant ! Cela ouvre la possibilité que n’importe quel monde, y compris celui avec une surface ancienne et cratérisée, traverse une transition similaire.
L’habitabilité suscite également de l’intérêt, c’est-à-dire si ces océans sont adaptés à la vie. Nous ne savons pas actuellement si les océans du système solaire, autres que le nôtre, sont habitables, ont été habités ou sont actuellement habités. Mais si Mimas possède réellement un océan, nous pourrions avoir une fenêtre sur la façon dont ces mondes se développent et même sur la façon dont les habitats sont créés et perdus. Il est passionnant de pouvoir observer ces processus au fur et à mesure qu’ils se produisent – au lieu de toujours observer l’état final de choses qui se sont produites il y a longtemps.
Regardez une impression d’artiste de la façon dont le Jupiter Icy Moons Explorer, ou Juice, s’est déployé après son lancement en avril 2023. Mission de l’Agence spatiale européenne, Juice devrait arriver à Jupiter en 2031 et passer au moins trois ans à collecter des données sur les lunes glacées de la planète géante.
Quelles missions à venir pourraient nous en dire plus ?
L’Agence spatiale européenne a déjà lancé le Jupiter Icy Moons Explorer, ou Juice, qui effectuera des observations détaillées d’Europe, ainsi que des lunes Ganymède et Callisto, qui montreront des indices d’océans. Et à l’automne 2024, la NASA enverra l’Europa Clipper en orbite autour de Jupiter pour déterminer si Europe présente des conditions propices à la vie.
Le système Uranus, qui figure en bonne place dans l’agenda de la NASA pour une future mission, est celui où je vois le plus d’implications pour ces travaux récents. Il est étonnamment similaire au système de Saturne, notamment en abritant des lunes de taille moyenne, riches en glace, similaires à Mimas et Encelade. S’il existe un jeune océan sur Mimas, il n’est pas difficile de considérer que des mondes aquatiques pourraient également exister parmi les lunes uraniennes.
