Europe (lune) - Définition
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| Découverte | |||||
| Découverte par | Simon Marius et Galilée |
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| Découverte le | 7 janvier 1610 | ||||
| Caractéristiques de l'orbite | |||||
| Demi-grand axe | 671 100 km | ||||
| Excentricité | 0,0094 | ||||
| Période de révolution | 3,551 d | ||||
| Inclinaison de l'orbite | 0,469° | ||||
| Satellite naturel de | Jupiter | ||||
| Caractéristiques physiques | |||||
| Diamètre à l'équateur | 3 122 km | ||||
| Masse | 4,8×1022 kg | ||||
| Masse volumique moyenne | 3010 kg/m³ | ||||
| Gravité à la surface | 1,31 m/s2 | ||||
| Période de rotation | (synchrone) | ||||
| Albedo | 0,67 | ||||
| Température à la surface |
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| Caractéristiques de l'atmosphère | |||||
| Pression atmosphérique | 10-6 Pa | ||||
| Oxygène O2 | 100 % | ||||
Présentation générale du satellite
Europe (J II Europa) est une des quatre lunes galiléennes, découvertes au début du XVIIe siècle par Galilée et Simon Marius. C'est ce dernier qui la nomma en l'honneur d'Europe, princesse phénicienne, ravie sur une plage de Sidon par Zeus métamorphosé en taureau blanc. De leur union naquirent Minos, Rhadamanthe et Sarpédon.
Europe est le second et le plus petit des quatre satellites galiléens de Jupiter (son rayon de 1565 km correspond à 90% du rayon de notre Lune). C'est également le corps le plus lisse du système solaire. Comme ses frères joviens (Io, Ganymède et Callisto), Europe est un corps tellurique de composition globale chondritique. Les observations spectrales terrestres révèlent que la surface d'Europe est constituée en majeure partie de glace d'eau (albédo=0.64). Les données acquises par les sondes Voyager autour des années 80 confirment et même révèlent de grandes disparités entre les quatre satellites galiléens, suggérant un rôle prédominant de l'effet des marées joviennes qui soumettent les satellites à d'énormes forces gravitationnelles.
- Sur Io, le plus proche satellite par rapport à Jupiter, les marées entraînent un intense volcanisme de silicates.
- Europe, situé un peu plus loin, est couvert d'une croûte de glace fracturée et déformée en tous points de sa surface faiblement parsemée de cratères d'impacts météoritiques. Ce constat témoigne de l'existence d'importants mouvements tectoniques (horizontaux et verticaux) dans la croûte de glace et d'un renouvellement de la surface. On en reparlera plus loin, l'hypothèse du maintien d'un océan liquide profond sous la croûte glacée fut avancée et discutée très tôt par certains auteurs (Cassen, Peale et Reynolds notamment à la fin des années 70). Cette théorie évoquée en janvier 1980 dans le magazine américain Star & Sky par Richard C. Hoagland a retenu l'attention de membres de la NASA (Dr. Robert Jastrow). L'écrivain Arthur C. Clarke la popularisa dans les 3 derniers tomes de sa tétralogie des Odyssées, suites de son célèbre roman 2001, l'odyssée de l'espace.
- Ganymède, encore plus loin, présente à la fois des régions où la surface semble relativement jeune et dominée par de larges structures linéaires en extension (ouverture et création de surface nouvelle), et des régions constellées de cratères d'impacts indiquant une surface relativement ancienne.
- Enfin, Callisto, satellite galiléen le plus éloigné de Jupiter, est caractérisé par une surface cratérisée dénuée de toute trace d'activité tectonique.
La structure interne d'Europe
Le moment d'inertie d'Europe (C/MR²=0.347) indique une répartition radiale des masses non homogène: Europe est un corps différencié. Ceci signifie que la structure interne d'Europe est constituée d'une succession d'enveloppes de compositions différentes. Depuis le centre vers la surface, on distingue successivement un probable noyau métallique entouré d'un manteau silicaté lui-même enveloppé d'une couche externe d'eau (H2O) de 70 à 140 km d'épaisseur selon les modèles.
Les faibles températures de surface (de l'ordre de 100 degrés Kelvin, soit -173 degrés Celsius) impliquent la cristallisation de cette couche externe d'eau en une croûte de glace. Néanmoins, la proximité du corps massif qu'est Jupiter soumet Europe à de fortes déformations liées aux effets de marée. Les frottements internes, notamment aux limites de couches, engendrés par ces importantes déformations provoquent une forte dissipation thermique. Cette source de chaleur supplémentaire permettrait de maintenir un océan liquide sous une croûte de glace superficielle. La présence d'eau liquide, longtemps sujette à débats, fait actuellement l'objet d'un large consensus dans la communauté scientifique concernée. De nombreuses approches confirment en effet l'existence passée et même actuelle d'un océan liquide sous la croûte de glace superficielle:
- analyse des structures "géologiques" de surface,
- méthodes géophysiques (champ magnétique propre notamment),
- modélisation des flux thermiques,
- spectrométrie NIMS (Near-Infrared Mapping Spectrometer embarqué à bord de Galileo) révélant des signatures spectrales caractéristiques de sels de magnésium et de sodium en surface,
- production de givre sur la base d'observations au spectromètre ultra-violet embarqué (UVS),
- âge moyen de la surface plutôt jeune (30 à 70 millions d'années selon Zahnle et al. 2003), comparable et même inférieur à celui de la croûte océanique terrestre !
Les caractéristiques de la croûte de glace sont en revanche toujours des sujets de débats. L'une des questions qui anime bon nombre de planétologues concerne les modalités du transfert thermique. Le processus d'évacuation de la chaleur interne (produite par désintégration des éléments radioactifs du manteau et du noyau + les effets de marées) peut être de deux types: conductif (simple diffusion de la chaleur de proche en proche sans mouvement de matière) ou convectif (la glace va "transporter" la chaleur vers la surface, comme les bulles d'huile colorée d'une lampe à magma, avant de se refroidir et de redescendre vers la base de la croûte de glace). La seule réponse à cette question conditionne également l'estimation de l'épaisseur, de la structure et même de la composition chimique de la croûte de glace d'Europe. Il faut noter que de nombreuses approches (observation, modélisation) confirment qu'un transfert convectif de la chaleur a récemment existé (et existe même peut-être encore actuellement) dans la croûte de glace. Certaines structures "géologiques" imagées par les sondes Voyager puis Galileo à la surface d'Europe fournissent de bonnes illustrations de ce phénomène. Finalement le débat concernant la croûte de glace oppose deux écoles: les partisans d'une croûte plutôt fine et conductive (<10 km), et les partisans d'une croûte relativement épaisse et convective (de 15 à 50 km). Aucune de ces deux écoles ne remet en cause l'existence d'un profond océan liquide sous la croûte glacée d'Europe. Ceci fait d'Europe le seul corps du système solaire avec la Terre renfermant d'une part de l'eau sous forme liquide, et étant animé d'autre part de mouvements tectoniques très récents ! Corps actif disposant d'eau liquide au contact de silicates, Europe réunie les deux conditions préalables au support de la Vie telle que nous la connaissons sur Terre.
Les structures "géologiques" de la surface d'Europe
Les récentes images de la sonde Galileo ont permis de distinguer que 3 grandes familles de structures "géologiques" façonnent la surface glacée d'Europe:
- des structures ponctuelles exogènes (d'origine externe),
- des structures ponctuelles endogènes (d'origine interne),
- des structures linéaires.
1) Les structures ponctuelles exogènes
2) Les structures ponctuelles endogènes
3) Les structures linéaires
La surface de la croûte de glace est déchirée par de longues et larges bandes sombres qui indiquent une intense déformation. Celle-ci prend l'allure d'un vaste réseau de fractures entremêlées en périphérie desquelles s'accumulent parfois des sulfates hydratés de magnésium et de sodium (McCord et al., 1998) et/ou de l'acide sulfurique (Carlson et al., 1999).
Cela fait d'Europe une destination spéciale pour les futures sondes destinées à rechercher une vie extraterrestre et détermine certaines préparations comme une probable expédition pour forer 4 km sous la calotte glaciaire antarctique en direction du lac Vostok.
Toutefois, une expédition à destination de cette lune de Jupiter poserait des problèmes presque insurmontables qui ont empêché de la lancer :
- distance considérable, donc consommation importante de carburant, temps de trajet et délais considérables dans les communications ;
- difficulté à maintenir longtemps en orbite une sonde qui serait soumise à une gravité complexe (à proximité de Jupiter), donc consommation supplémentaire de carburant.
La photo qui illustre le tableau ci-contre est une image d'Europe acquise par la sonde Galileo. (Source: NASA/DLR)
Toponymie
Afin de faciliter la description et l’exploration des corps du système solaire, des noms sont attribués aux régions et aux structures "géologiques" que l’on peut y distinguer. Comme pour la plupart des corps du système solaire, excepté la Terre, une commission de spécialistes rattachée à l’IAU (International Astronomical Union), décida d’allouer une thématique à chaque type de structure sur les satellites galiléens. La table suivante présente la nomenclature affectée à Europe.
| Structures | Nomenclature affectée |
|---|---|
| Chaos | Lieux associés à la mythologie celte |
| Cratères | Divinités et héros celtes |
| Flexus | Lieux associés au mythe d’Europe ou aux alignements de pierres celtes |
| Bassins d'impact multi-anneaux | Cercles de pierres celtes |
| Lenticulae | Divinités et héros celtes |
| Lineae | Personnes associées au mythe d’Europe ou alignements de pierres celtes |
| Maculae | Lieux associés au mythe d’Europe |
| Régions | Lieux associés à la mythologie celte |
Table: Nomenclature officielle utilisée pour classer les structures de la surface d’Europe
La liste -non exhaustive- de structures qui suit rappelle l’origine de la nomenclature utilisée sur Europe. Certains noms rattachés à une catégorie de structure font référence à la mythologie celte, tandis que d’autres sont associés au mythe d’Europe.
Conamara Chaos: Région de l’Irlande de l’ouest nommée ainsi en l’honneur de Conmac, fils de la reine Connacht.
Murias Chaos: L’une des quatre grandes cites des Tautha de Danann (peuple de la déesse Danu, la magicienne) dans la mythologie celte irlandaise.
Cratère Manann’an: Mer irlandaise et dieu celte de la fertilité.
Cratère Pwyll: Dieu celte du monde souterrain.
Cratère Taliesin: Fils de Bran, magicien celte.
Cratère Tegid: Héros celte qui vivait au lac Bula.
Cyclades Macula: Iles appartenant au royaume de Rhadamanthe.
Thera Macula: Lieu où Cadmus a entrepris la quête d’Europe. Thera correspond à l’actuelle île de Santorin dans les Cyclades du sud.
Thrace Macula: Région du nord de la Grèce où Cadmus a entrepris la quête d’Europe.
Bassin d’impact multi-anneaux Callanish: Site mégalithique des Hébrides externes en Ecosse.
Bassin d’impact multi-anneaux Tyre: Mer traversée par Zeus lors de l’enlèvement d’Europe (ne correspond pas à la nomenclature classique car Tyre était encore récemment considéré comme une structure de type Macula).
Agave Linea: Fille d’Harmonia et de Cadmus.
Agenor Linea: Père d’Europe.
Asterius Linea: Roi de Crète et époux d’Europe après Zeus.
Astypalaea Linea: Sœur d’Europe.
Cadmus Linea: Frère d’Europe.
Libya Linea: Mère d’Europe.
Minos Linea: Fils d’Europe et de Zeus.
Rhadamanthys Linea: Fils d’Europe et de Zeus.
Thasus Linea: Frère d’Europe.
Thynia Linea: Péninsule située entre la mer noire et la mer de Marmara, où Phineus a recherché Europe.