Petit satellite glacé de Jupiter, marbré de taches sombres et sillonné d'un réseau de stries enchevêtrées, Europe intriguait déjà les scientifiques bien avant que la première sonde Voyager ne le survole en 1979. Ce corps, que l'on croyait géologiquement mort, s'est révélé être, par le biais des sondes Voyager en 1979 et Galileo dès 1996, un monde fascinant à la géologie bouleversée.


Les structures de surface, dont l’origine se trouve aux niveaux géologique et dynamique […], suscitent leur lot d’interrogations. Jusqu’à tout récemment, le principal mystère que recelait ce satellite concernait la présence ou non d'un océan d'eau liquide sous la croûte glacée de la surface. Aujourd'hui, on pense que l'existence de cet océan d’eau salée est plus que probable. Il s'agirait là d'une découverte majeure, la Terre étant à ce jour la seule planète connue possédant de l'eau à l'état liquide. Cela amène également la question de la possibilité de la présence d'une vie sur Europe. Mais en quoi les formes visibles à la surface d'Europe permettent-elles d'envisager la présence d'eau liquide sous-jacente? Et quels sont les facteurs qui permettraient le maintien d'un océan liquide sur ce monde gelé?


Une surface jeune et complexe

La surface d'Europe est étrangement lisse et brillante, presque exempte de cratères. De plus, seulement trois des cratères qui ont été découverts possèdent un diamètre de plus de cinq kilomètres. Elle est constituée à plus de 85 % de glace d'eau presque pure qui lui donne sa couleur blanc-bleuté. Par endroits, des zones plus sombres pourraient être le résultat de l'érosion de la glace et de sa contamination par des ions magnétosphériques provenant du champ magnétique de Jupiter, ainsi que par des silicates issus de l'intérieur du satellite ou amenés par les météorites et les comètes lors des impacts. Il est probable qu'elles aient également apporté des composés organiques, bien que leur présence n'ait pas encore été mise en évidence. La température de surface est en moyenne de -145 °C.

Malgré son aspect lisse, Europe possède une structure complexe. Les zones lisses qui constituent la majorité de sa surface semblent jeunes, (aux alentours de trente millions d'années). D'autres, qui présentent des cratères et des pics, seraient sensiblement plus vieilles. En effet, c'est sur le nombre de cratères que l'on se base pour déterminer l'âge des surfaces. Au début de la formation du système solaire, le nombre d'impacts a été très important, pour ensuite diminuer. Les surfaces les plus cratérisées sont donc supposées être les plus anciennes et inversement. On pense qu'une grande partie de la surface d'Europe a été remodelée depuis sa formation et que les anciens cratères d'impacts ont été effacés. Ces transformations ont probablement encore lieu actuellement: une grande partie de la surface d'Europe doit donc être très jeune. On remarque aussi la faiblesse des altitudes et le nombre restreint de pics et de massifs montagneux. Aucun relief ne dépasse un kilomètre de hauteur.


Des radeaux de glace

En plusieurs secteurs, la surface semble découpée en grandes plaques de glace séparées par des zones sombres présentant un système de fractures et d'arêtes étroites et parallèles. Ces plaques semblent pouvoir s'emboîter les unes dans les autres comme les pièces d'un immense casse-tête. De plus, elles paraissent glisser sur un intérieur plus chaud et liquide, de la même façon que les plaques continentales terrestres flottent sur l'asthénosphère visqueuse. Elles seraient issues de la dislocation de la surface par la combinaison de différentes forces internes.


Une surface zébrée de fractures et d'arêtes

On observe également de vastes plaines de glace, parcourues d'un réseau de fractures et d'arêtes enchevêtrées, de dix à vingt kilomètres de largeur en moyenne, et pouvant atteindre trois mille kilomètres de longueur. Certaines sont assez plates et de couleur grise alors que d'autres possèdent une vallée centrale emplie de matériaux sombres et encadrée de deux crêtes élevées et brillantes, au pied desquelles s'empilent des débris plus ou moins sombres. Plusieurs montrent, à l'inverse, des bords extérieurs sombres et une bande centrale de matériel plus clair. Ces "bandes triples" se chevauchent, ce qui indique plusieurs épisodes de formation: on peut donc utiliser l'ordre dans lequel elles se superposent pour déterminer leur âge relatif et tenter de reconstruire l'histoire géologique d'Europe. Ces fractures sont souvent recouvertes en partie par des formes d'écoulement lobées qui ressemblent à des glaciers.

Ces structures seraient dues à une combinaison de phénomènes tectoniques et cryovolcaniques (volcanisme où la lave serait constituée de glace et de neige fondues). Certaines fractures pourraient avoir été formées par compression de deux plaques de glace, d'autres par expansion: deux plaques s'écartant du matériel plus chaud pourraient surgir et geler, formant la strie. En ce qui concerne les "bandes triples", il est possible que l'action de geysers ou de volcans se combine aux mouvements tectoniques. Les plus jeunes d'entre elles présentent des centres fracturés où s'alignent des points et des plaques sombres de forme irrégulière. Il pourrait s'agir de geysers en activité le long de la ligne de fracture qui éjectent à la surface une mixture de glace et de débris de silicates plus sombres, peut-être suivis par un flux continu, moins dense, de glace d'eau plus claire qui peindrait les rayures blanches au centre de la structure.

Les épais écoulements de glace de forme lobée qui recouvrent en partie de nombreuses fractures sont probablement liés à cette activité cryovolcanique. Lors d'une éruption, des masses de glace phénoménales perceraient la croûte de glace, inondant la surface avant d'être rapidement immobilisées par le froid. Ces geysers pourraient être liés à des points chauds, mais aucune preuve n'en a été donnée à ce jour.


Terrains chaotiques

Par endroits, on remarque également des zones à l'aspect chaotique, marbrées, de couleur grise ou marron, indiquant la présence de silicates dans la glace. Ces terrains sont constitués de gros blocs de glace fracturés, semblables à des icebergs et qui paraissent avoir subi une rotation sur eux-mêmes. Ils rappellent les paysages des mers polaires terrestres au printemps, lors des périodes de débâcle de la banquise. Les "icebergs" sont immergés dans ce qui semble être une neige grossière qui a maintenant gelé. Or, les températures très basses à la surface d'Europe font que toute eau qui se trouverait exposée à la surface gèlerait immédiatement et créerait ce genre de textures. Ainsi, ces structures suggèrent que la croûte était, à l'origine, au moins partiellement liquide à de basses profondeurs. Il y aurait eu localement une remontée d'eau liquide ou de glace fondue et un regel superficiel rapide.

Selon les modèles, les mouvements de ces glaces se rapprocheraient de ceux des glaciers terrestres. […] [Mais des comparaisons d’images de 20 ans d’intervalle provenant de Voyager et de Galileo ne démontrent que très peu d’évolution à cette échelle de temps.]


Le cratère Pwyll

Le cratère Pwyll, situé dans l'hémisphère sud, est le plus important d'Europe (26 km de diamètre). On pense qu'il est l'une de ses structures les plus récentes. En effet, les éjectas blancs et brillants qui rayonnent dans toutes les directions à partir du cratère recoupent de nombreux terrains d'âge et d'aspects différents, ce qui indique que l'impact a eu lieu après la mise en place de ces terrains. On remarque également, en son centre, des pics qui culminent à environ six cents mètres d'altitude, ce qui est plus élevé que les bords. De plus, le fond du cratère est situé à la même altitude que les terrains environnants, alors qu'il devrait être plus bas. Ces deux particularités morphologiques indiquent que le cratère s'est formé dans des matériaux chauds et instables et s'est effondré pendant ou très peu de temps après l'impact. C'est pourquoi sa morphologie contraste avec celle des cratères formés dans des matériaux froids et solides.


Autres indices et hypothèses quant à la nature des forces en action sur Europe

[L'eau serait bel et bien présente sur Europe, car le mois dernier (septembre 2016), des
observations faites par le télescope spatial Hubble confirment la présence de panaches de vapeur d'eau à la surface d'Europe.

[...]

[On sait maintenant que, dû à la surface spécifique et à la taille d'Europe, le maintien de l'eau sous forme liquide sous la glace de surface (à -150 K, la glace d'eau est aussi dure que du granit) ne peut pas être dû qu'à la chaleur de la désintégration radioactive. Il est plutôt dû à la déformation de la lune dans son orbite elliptique et oblique autour de Jupiter: 
http://phys.org/news/2008-12-scientist-jupiter-moon-europa-energetic.html]

[...]

Ainsi, tous ou certains de ces phénomènes combinés fluidifieraient la glace se trouvant sous la surface. De plus, la chaleur interne résultant de la désintégration des éléments radioactifs et la présence de matériaux de faible viscosité entraîneraient un brassage convectif de quelques centimètres par an dans l'océan liquide et la couche de glace. Ce phénomène de convection allié aux déformations induites par les forces de marée aurait entraîné la dislocation de la surface d'Europe, lui donnant cet aspect de coquille d'œuf brisée. Il servirait également de moteur à l'activité cryovolcanique.


Perspectives 

L'ensemble de ces indices permet donc d'établir avec quasi-certitude qu'il a existé un océan d'eau liquide sous la surface d'Europe. […] Or, la combinaison d'eau, de chaleur et de matières organiques amenées là par les comètes et les météorites ferait d'Europe un milieu propice à l'apparition de la vie. Tout comme Mars et Titan (une des lunes de Saturne), ce petit satellite est un véritable laboratoire pour étudier les conditions ayant mené à l'apparition de la vie dans le système solaire. Il est cependant très difficile de dire quelles sont les chances que celle-ci puisse exister sur Europe aujourd'hui. C'est l'une des questions auxquelles les prochaines missions spatiales tenteront de répondre.

[…]


Pour plus d'informations et pour admirer les magnifiques photos de ce petit monde fascinant, une adresse à ne pas manquer:
Europa Fact Sheet:
http://www.jpl.nasa.gov/galileo/europa/

En ce qui concerne la mission Galileo:
Galileo Home Page:
http://www.jpl.nasa.gov/galileo/index.html


Par Alexandra Lefort
Révision: Mario Lessard, 2016

 

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