Depuis que les humains regardent le ciel nocturne, nous sommes curieux de connaître la vie au-delà de la Terre. Les scientifiques savent désormais qu’il existe plusieurs endroits du système solaire susceptibles de présenter des conditions propices à la vie. L’un d’eux est Europe, la lune de Jupiter, un monde fascinant doté d’un océan souterrain salé d’eau liquide – peut-être deux fois plus d’eau liquide que tous les océans de la Terre réunis. Cependant, les scientifiques doivent encore confirmer si l'océan d'Europe contient des produits chimiques nécessaires à la vie, en particulier du carbone - l'élément constitutif universel de la vie telle que nous la connaissons.
Aujourd’hui, les astronomes utilisant le télescope spatial James Webb ont découvert du carbone à la surface d’Europe, et ce carbone provenait probablement de cet océan. La découverte fait allusion à la possibilité d'environnements habitables dans l'océan d'Europe.
La sphère bleu-blanc sur fond noir rappelle la célèbre photo « Blue Marble » de la Terre vue de l’espace. Les bords de la sphère sont flous et diffus, une grande partie de l'hémisphère nord faisant face à l'observateur apparaissant sous forme de taches bleu foncé. Une grande tache blanche en forme de croissant s'étend le long du côté gauche de l'hémisphère sud face à l'observateur, et une plus grande tache blanche sphérique couvre les latitudes moyennes du côté droit de l'hémisphère sud. Des zones bleu clair bordent ces taches blanches dans l’hémisphère sud.
Europe, la lune de Jupiter, est l'un des rares mondes du système solaire susceptible d'héberger la vie. Des recherches antérieures ont montré que sous sa croûte de glace se trouvent un océan d’eau liquide salée et un fond marin rocheux. Cependant, les planétologues doivent encore confirmer si cet océan contient les produits chimiques nécessaires à la vie, notamment le carbone.
Les astronomes utilisant les données du télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert du dioxyde de carbone dans une zone spécifique de la surface glacée d'Europe. L’analyse a montré que le carbone provenait probablement d’un océan souterrain plutôt que de météorites ou d’autres sources externes. De plus, son dépôt est géologiquement récent. Cette découverte a des implications importantes pour l'habitabilité potentielle de l'océan européen.
"Sur Terre, la vie aime la diversité chimique - plus il y a de diversité, mieux c'est. Nous sommes une vie basée sur le carbone. Comprendre la chimie de l'océan européen nous aidera à déterminer s'il est hostile à la vie telle que nous la connaissons, ou s'il pourrait être un bon endroit pour la vie", a déclaré Geronimo Villanueva du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, auteur principal de l'un des deux articles décrivant la découverte.
"Nous pensons maintenant avoir des preuves observationnelles que le carbone que nous voyons à la surface d'Europe provient de l'océan. Ce n'est pas rien. Le carbone est un élément essentiel pour les êtres vivants", a ajouté Samantha Trumbo de l'Université Cornell d'Ithaca, New York, et auteur principal d'un deuxième article analysant les données.
La NASA prévoit de lancer le vaisseau spatial Europa Clipper. Le vaisseau spatial effectuera des dizaines de survols rapprochés d’Europe pour étudier plus en détail si Europe présente des conditions propices à l’existence de la vie.
Connexion surface-océan
Weber a découvert que la zone ayant la plus forte teneur en dioxyde de carbone à la surface d'Europe est une zone appelée « Tara Regio ». La glace de surface a été perturbée et il y a probablement eu un échange de matière entre l'océan souterrain et la surface de la glace.
"Des observations précédentes avec le télescope spatial Hubble ont montré des preuves d'extraction de sel de l'océan à Tara Riggio. Aujourd'hui, nous y voyons également de grandes concentrations de dioxyde de carbone. Nous pensons que cela signifie que le carbone pourrait provenir en fin de compte de l'océan interne", a expliqué Trumbo.
"Les scientifiques débattent de la mesure dans laquelle l'océan d'Europe est connecté à sa surface. Je pense que cette question a été un moteur important de l'exploration d'Europe", a déclaré Villanueva. "Cela suggère qu'avant même de percer la glace pour obtenir une image complète, nous apprenons peut-être quelque chose de fondamental sur la composition de l'océan."
Les deux équipes ont déterminé le dioxyde de carbone à l’aide des données de l’unité de terrain intégrée du spectrographe Webb proche infrarouge (NIRSpec). Ce mode instrument peut fournir des spectres avec une résolution de 200 x 200 miles (320 x 320 kilomètres) sur la surface d'Europe de 1 944 miles de diamètre, permettant aux astronomes de déterminer l'emplacement de produits chimiques spécifiques.
Le dioxyde de carbone n'est pas stable à la surface d'Europe. Par conséquent, disent les scientifiques, le dioxyde de carbone a probablement été fourni à des époques géologiques récentes – une conclusion renforcée par la concentration de dioxyde de carbone dans une zone de terrain jeune.
Heidi Hammel, de l'Association des universités pour la recherche en astronomie, a déclaré : "Ces observations n'ont pris que quelques minutes du temps de l'observatoire, et même en si peu de temps, nous avons pu réaliser un travail scientifique très important. Ce travail fournit les premiers indices de toute l'étonnante science du système solaire que nous pouvons réaliser avec le télescope Webb." Elle est une scientifique interdisciplinaire Webb qui dirige les premières observations à temps garanti par cycle du système solaire.
L'équipe de Villanueva a également recherché des preuves de panaches de vapeur d'eau sortant de la surface d'Europe. Les chercheurs utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont signalé des détections préliminaires de panaches en 2013, 2016, 2017 et 2018. Cependant, trouver des preuves concluantes a été difficile.
Les nouvelles données Webb n'ont montré aucune preuve d'activité du panache, ce qui a permis à l'équipe de Villanueva de fixer une limite supérieure stricte à la vitesse à laquelle les matériaux pouvaient être éjectés. Cependant, l’équipe a souligné que l’absence de détection n’exclut pas la possibilité d’un panache.
"Il est toujours possible que ces panaches soient variables et que vous ne les voyiez qu'à certains moments. Nous pouvons affirmer avec une certitude à 100 pour cent que nous n'avons pas détecté de panaches à Europe lors de nos observations avec le télescope Webb", a déclaré Hamel. Les résultats pourraient aider à éclairer la mission Europa Clipper de la NASA et le prochain Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) de l'Agence spatiale européenne (ESA).
Les deux articles seront publiés dans la revue Science le 21 septembre.
Le télescope spatial James Webb est l'observatoire des sciences spatiales le plus important au monde. Webb dévoile les mystères du système solaire, scrute des mondes lointains autour d'autres étoiles et explore la structure mystérieuse et les origines de l'univers ainsi que notre place dans celui-ci. Le télescope Webb est un programme international dirigé par la NASA avec des partenaires dont l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne.