Le Webb de la NASA découvre une source de carbone à la surface d’Europe, lune de Jupiter

• Le dioxyde de carbone détecté à la surface glacée d’Europe provient probablement de son océan souterrain plutôt que d’impacts externes, ce qui en fait un indice clé pour évaluer son potentiel d’habitabilité
• Europe est connue pour abriter un océan liquide salé et un fond marin rocheux, mais il n’était pas confirmé que cet océan contienne des éléments chimiques essentiels comme le carbone
• Le dioxyde de carbone est concentré dans Tara Regio, une région géologiquement jeune, et les perturbations de la glace de surface renforcent l’hypothèse d’échanges de matière entre l’océan souterrain et la surface
• L’unité à champ intégral NIRSpec du Webb a fourni des spectres de la surface d’Europe avec une résolution de 200 x 200 miles, permettant de cibler la répartition des composés chimiques en seulement quelques minutes d’observation
• Aucune colonne de vapeur d’eau n’a été détectée lors de ces mêmes observations, mais une activité variable selon les périodes signifie que leur existence ne peut pas être totalement exclue

---

L’océan souterrain d’Europe et l’indice du carbone

• Europe est considérée comme l’un des rares corps célestes du Système solaire à pouvoir réunir des conditions favorables à la vie
• Des études antérieures ont montré qu’un océan liquide salé et un fond marin rocheux se trouvent sous sa croûte de glace d’eau
• La grande inconnue restait de savoir si cet océan contenait les éléments chimiques nécessaires à la vie, en particulier le carbone
• L’analyse des données du Webb a identifié du dioxyde de carbone dans certaines régions de la surface glacée d’Europe
  • Ce carbone provient probablement de l’océan souterrain plutôt que de météorites ou d’autres sources externes
  • Il semble avoir été déposé à la surface à une époque géologiquement récente
• Cette découverte constitue un indice important pour évaluer l’habitabilité potentielle de l’océan d’Europe

Du dioxyde de carbone concentré dans Tara Regio

• Le Webb a confirmé que le dioxyde de carbone à la surface d’Europe est surtout réparti dans Tara Regio
• Tara Regio est une région de chaos terrain géologiquement jeune et resurfacée
  • La glace de surface y est perturbée
  • Cela suggère qu’il a pu y avoir des échanges de matière entre l’océan souterrain et la surface glacée
• De précédentes observations du Hubble Space Telescope avaient mis en évidence dans Tara Regio des indices de sels d’origine océanique
• Le fait que le dioxyde de carbone soit lui aussi fortement concentré dans cette zone renforce l’hypothèse d’une origine ultime du carbone dans l’océan interne

Méthode d’observation du Webb et résolution

• Les deux équipes de recherche ont identifié le dioxyde de carbone à l’aide des données de l’unité à champ intégral du NIRSpec, le spectrographe proche infrarouge du Webb
• Ce mode instrumental fournit des spectres de la surface d’Europe avec une résolution de 200 x 200 miles (320 x 320 km)
  • Le diamètre d’Europe est de 1 944 miles
  • Cette résolution permet de localiser certains composés chimiques à la surface
• Le dioxyde de carbone n’est pas stable à la surface d’Europe
  • Il a donc probablement été apporté à une époque géologiquement récente
  • Sa concentration dans un terrain jeune renforce aussi cette interprétation
• Le temps d’observation du Webb utilisé pour cette étude n’était que de quelques minutes

Résultats de la recherche de colonnes de vapeur d’eau

• L’équipe de Villanueva a également recherché des indices de colonnes de vapeur d’eau jaillissant de la surface d’Europe
• Des chercheurs utilisant le Hubble Space Telescope avaient déjà signalé des détections provisoires de colonnes en 2013, 2016 et 2017
• Les nouvelles données du Webb n’ont révélé aucune preuve d’activité de colonne
  • Ce résultat a permis de fixer une limite supérieure stricte au taux potentiel de matière émise
  • Toutefois, cette non-détection n’exclut pas en soi l’existence de telles colonnes
• Ces colonnes pourraient être variables et n’apparaître qu’à certaines périodes
• La seule conclusion certaine est qu’aucune colonne n’a été détectée sur Europe au moment de cette observation du Webb

Exploration future et publication

• La NASA prévoit de lancer en octobre 2024 le vaisseau spatial Europa Clipper
  • Europa Clipper effectuera des dizaines de survols rapprochés d’Europe
  • Il étudiera plus en détail si Europe pourrait réunir des conditions favorables à la vie
• Cette découverte peut apporter des informations utiles à la mission Europa Clipper de la NASA ainsi qu’à la mission JUICE de l’ESA, Jupiter Icy Moons Explorer
• Deux articles indépendants doivent paraître dans Science le 21 septembre
• Articles associés :
  • Article de G. Villanueva et al.
  • Article de S. Trumbo et al.

[GN⁺]

Avis sur Hacker News

• Je me demande si, si l’on rapportait sur Terre un récipient contenant de l’eau d’Europe, ce serait la plus grande quantité d’eau nouvelle arrivée sur Terre depuis la collision de taille planétaire d’il y a des milliards d’années.
  Une recherche rapide m’a donné des explications du genre : « l’eau présente aujourd’hui sur Terre est essentiellement la même depuis près de 5 milliards d’années, nous n’avons pas créé d’eau nouvelle, et seule une toute petite partie s’est échappée dans l’espace ».
  Ce n’est pas un domaine que je connais bien, mais c’est une expérience de pensée intéressante.

  • Cela me rappelle parfois que les gens n’ont pas forcément de culture scientifique.
    Les molécules d’eau ne sont pas indivisibles, et de nombreux processus biologiques ont séparé ou recombiné l’hydrogène et l’oxygène ; il en va de même pour les procédés industriels.
    Il y a donc pas mal « d’eau nouvelle » formée à partir, par exemple, de l’oxygène de l’air, et de nouveaux apports d’eau, d’oxygène et d’hydrogène arrivent aussi relativement souvent sur Terre via des corps glacés comme les comètes.
  • Dire que « l’eau de la Terre est essentiellement la même depuis près de 5 milliards d’années » peut être vrai dans les grandes lignes, mais d’énormes quantités d’eau sont produites comme sous-produits de divers procédés industriels, et on peut considérer cela comme de l’eau « nouvelle ».
    À l’échelle globale, cela reste toutefois négligeable.
  • Des comètes tombent de temps en temps, et la Terre accumule chaque année environ 5 000 tonnes de débris venus de l’espace ; j’imagine donc qu’elle gagne aussi parfois quelques tonnes d’eau.
  • Tout dépend de ce qu’on entend par « créer de l’eau nouvelle ».
    Quand on extrait du pétrole brut du sol, de l’hydrogène est produit comme sous-produit, et d’autres procédés industriels font de même.
    Si cet hydrogène brûle dans l’atmosphère avec de l’oxygène et devient de l’eau, on peut y voir de l’eau nouvelle.
    Le Soleil est une gigantesque masse d’hydrogène, et une grande éruption solaire pourrait apporter de nouveaux atomes d’hydrogène sur Terre, qui s’oxyderaient ensuite en eau.
    https://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/Solar_Flare_S...
  • Les fusées hydrogène-oxygène ont produit des millions de gallons d’eau nouvelle sur Terre, et brûler de l’essence en produit aussi une certaine quantité.

• On l’appelle « le Webb de la NASA », mais même si, techniquement, la NASA en est propriétaire et en assure l’exploitation principale, il a été développé dès le départ comme un projet international.
  https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope#Par...

  • Je n’aime pas l’américano-centrisme, mais ici cela semble assez justifié. L’ESA et la CSA sont tout de même mentionnées à la fin.
    Selon l’article, le coût total pour la NASA est estimé à 9,7 milliards de dollars, tandis que les contributions de l’ESA et de la CSA sont respectivement d’environ 700 millions d’euros et 200 millions de dollars canadiens.
    Aux taux de change actuels, cela fait à peu près 7,0 % pour l’Europe, 1,5 % pour le Canada et 91,5 % pour les États-Unis ; au final, on a surtout envie de dire : bien joué, le Canada.

• Pourquoi l’une des lunes de Jupiter, prise un peu au hasard, contient-elle autant d’eau ? Et pourquoi les corps rocheux de taille comparable du Système solaire ne sont-ils pas tous comme ça ?
  J’ai l’impression que c’est plus étrange encore que l’eau terrestre.

  • Il y a aussi https://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus, donc ce n’est pas la seule lune riche en eau.
  • Un épisode récent de Planetary Radio a abordé ce sujet, et Io aurait elle aussi pu être autrefois un monde d’eau.
    https://www.planetary.org/planetary-radio/2023-lost-oceans-a...
    Les roches peuvent aussi consommer beaucoup d’eau. Comme les structures minérales peuvent en absorber de grandes quantités, il ne faut pas seulement regarder les océans de surface, mais aussi la quantité d’eau contenue à l’intérieur des astres.
  • Il y a beaucoup d’eau dans le Système solaire. Par exemple, les comètes sont majoritairement constituées d’eau.
  • Je me demande si la matière a tendance à se déposer et à s’accréter sur des orbites différentes selon sa masse ou sa densité.

• Je me demande si la présence de dioxyde de carbone signifie 1) que c’est un matériau nécessaire à la vie telle que nous la connaissons, 2) qu’il pourrait s’agir d’un sous-produit de la vie, ou bien les deux.

  • Plutôt le premier point. Le dioxyde de carbone peut aussi être produit par des processus non biologiques et il est assez stable, mais il est nécessaire à « la vie telle que nous la connaissons ».
    L’oxygène gazeux relèverait du second cas : il est très réactif, donc s’il est détecté dans une atmosphère, cela signifie qu’une activité le renouvelle en continu ; sur Terre, c’est la vie qui s’en charge.
  • L’atmosphère de Mars contient plus de dioxyde de carbone par unité de volume que celle de la Terre. Comme c’est le cas alors même qu’elle n’a presque pas d’atmosphère, l’hypothèse d’un sous-produit de la vie n’est clairement pas la bonne.
  • Des variations rapides de la concentration en dioxyde de carbone pourraient être un indice que quelque chose, comme la vie, réorganise les molécules d’une planète.
    En fait, je me dis que des extraterrestres nous observent peut-être depuis des millions d’années avec des spectromètres, et qu’ils ont deviné que nous sommes ici.

• Europe est l’un des endroits les plus fascinants du Système solaire, celui qui stimule le plus l’imagination. Littéralement, un océan noir comme l’encre, profond de centaines de miles, avec des sources hydrothermales, et qui semble propice à la vie.
  Imaginer des formes de vie extraterrestres de la taille de léviathans parcourant les profondeurs de l’océan d’Europe me rend excité comme un enfant ; je me demande si je suis le seul.

  • Le film Europa Report : https://www.youtube.com/watch?v=avzqYgtpdMQ m’a bien plu.
  • Il y a cette phrase dans un roman d’Arthur C. Clarke :
    « Tous ces mondes sont à vous — sauf Europe. »
    « N’y tentez aucun atterrissage. »
    Donc oui. Clarke aussi considérait Europe comme spéciale.
  • Il ne faut pas oublier Encelade. Elle a un immense océan, avec en prime d’énormes geysers qui projettent de la matière dans l’espace.
    Ce serait formidable s’il y avait au moins trois mondes abritant une vie océanique dans notre Système solaire.
    https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/enceladus
  • Sans phytoplancton, des animaux de la taille de léviathans sont-ils possibles ? Les sources hydrothermales semblent fournir bien moins d’énergie que le Soleil, mais ce n’est pas non plus un domaine que je connais bien.

• Si l’on découvrait ne serait-ce qu’un seul micro-organisme dans un tel environnement, cela signifierait presque que la vie est courante dans l’Univers
  Mais une autre chose que les gens doivent comprendre, c’est que « la vie » et « une vie intelligente pleinement évoluée » sont deux choses très différentes

  • Pas forcément. Comme c’est proche de la Terre, il est bien plus probable qu’il y ait un ancêtre commun ou des réactions chimiques précurseures communes
  • S’il existe un ancêtre commun avec la vie terrestre, l’histoire change. Même dans ce cas, il faudrait encore déterminer si cela a commencé dans ce système solaire ou non

• Linda Moulton-Howe a traité de témoignages d’« initiés », selon lesquels une espèce de type poulpe vivrait sous l’océan recouvert de glace d’Europe
  Je ne sais pas de quel épisode d’Earthfiles il s’agissait, mais si c’est vrai, c’est intéressant

• Webb peut-il photographier Europe ?

  • Comme d’autres l’ont dit, l’image dans l’article est bien celle-là. Pour de très bonnes images d’Europe, il faudra attendre encore un peu
    Europa Clipper de la NASA est la première mission dédiée à l’exploration d’un monde doté d’un océan global au-delà de la Terre ; elle doit être lancée en octobre 2024 et arriver près d’Europe en 2030
    La mission examinera la surface et l’intérieur d’Europe afin de déterminer si elle possède les ingrédients nécessaires au maintien de la vie, et devrait effectuer environ 50 survols rapprochés d’Europe tout en orbitant autour de Jupiter
    Si vous voulez voir de meilleures photos du satellite, les images de Juno valent aussi le coup d’œil
  • Le fait que le communiqué de la NASA présente une image intitulée « Europa Carbon Dioxide Distribution » réalisée avec NIRCam et NIRSpec IFU signifie que c’est possible
  • Oui. L’image NIRCam dans l’article vient du télescope Webb
  • L’article est assez précis
    « Les deux équipes ont identifié le dioxyde de carbone à l’aide des données de l’unité de champ intégral du spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) de Webb. Ce mode de l’instrument fournit des spectres avec une résolution de 200 x 200 miles (320 x 320 kilomètres) à la surface d’Europe, dont le diamètre est de 1 944 miles, ce qui permet aux astronomes de déterminer l’emplacement de substances chimiques spécifiques. »
    Article Wikipédia sur NIRSpec : https://en.wikipedia.org/wiki/NIRSpec
  • L’article contient une image d’Europe prise par Webb